1引言

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks，簡稱WSNs)是由陳設(shè)在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的便宜微型傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，通過無線通信形成一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以或許及時(shí)監(jiān)測、感知和收羅網(wǎng)絡(luò)漫衍區(qū)域內(nèi)監(jiān)督工具的各類信息，并加以處理懲罰，完成數(shù)據(jù)收羅和監(jiān)測任務(wù)。WSNs綜合了傳感器、嵌入式計(jì)較、無線通訊、漫衍式信息處理懲罰等技能，具有快速構(gòu)建、自設(shè)置、自調(diào)解拓?fù)?、多跳路由、高密度、?jié)點(diǎn)數(shù)可變、無統(tǒng)一地點(diǎn)、無線通信等特點(diǎn)，出格合用于大范疇、偏遠(yuǎn)間隔、危險(xiǎn)情況等條件下的及時(shí)信息監(jiān)測，可以遍及應(yīng)用于軍事、交通、情況監(jiān)測和預(yù)報(bào)、衛(wèi)生保健、空間摸索等各個(gè)規(guī)模。 2節(jié)點(diǎn)的總體設(shè)計(jì)和器件選型

　　2.1節(jié)點(diǎn)的總體設(shè)計(jì)

　　WSNs微型節(jié)點(diǎn)應(yīng)用數(shù)量較量大，改換和維護(hù)較量堅(jiān)苦，要求其節(jié)點(diǎn)本錢低廉和事情時(shí)間盡大概長；成果上要求WSNs中不該該存在專門的路由器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)既是終端節(jié)點(diǎn)，又是路由器節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)間回收移動自組織網(wǎng)絡(luò)接洽起來，并回收多跳的路由機(jī)制舉辦通信。因此，在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上，一方面硬件必需低能耗，回收無線傳輸方法；另一方面軟件必需支持多跳的路由協(xié)議。基于這些根基思想，設(shè)計(jì)了以高等8位AVR單片機(jī)ATmega128L為焦點(diǎn)，團(tuán)結(jié)外圍傳感器和2.4 GHz無線收發(fā)模塊CC2420的WSNs微型節(jié)點(diǎn)。這兩款器件的體積很是小，加上外圍電路，其整體體積也很小，很是適適用作WSNs節(jié)點(diǎn)的元件。

本文引用地點(diǎn)：　　圖1給出WSNs微型節(jié)點(diǎn)布局。它由數(shù)據(jù)收羅單位、數(shù)據(jù)處理懲罰單位、數(shù)據(jù)傳輸單位和電源打點(diǎn)單位4部門構(gòu)成。數(shù)據(jù)收羅單位認(rèn)真監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的收羅和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)中包羅了可燃性氣體傳感器和濕度傳感器；數(shù)據(jù)處理懲罰單位認(rèn)真節(jié)制整個(gè)節(jié)點(diǎn)的處理懲罰操縱、路由協(xié)議、同步定位、功耗打點(diǎn)、任務(wù)打點(diǎn)等；數(shù)據(jù)傳輸單位認(rèn)真與其他節(jié)點(diǎn)舉辦無線通信，互換節(jié)制動靜和收發(fā)收羅數(shù)據(jù)；電源打點(diǎn)單位選通所用到的傳感器，節(jié)點(diǎn)電源由幾節(jié)AA電池構(gòu)成，實(shí)際家產(chǎn)應(yīng)用中回收微型紐扣電池，以進(jìn)一步減小體積。為了調(diào)試?yán)慵翱蓴U(kuò)展性，可將數(shù)據(jù)收羅單位獨(dú)立出來，做成兩塊能彼此套接的可擴(kuò)展主板。

　　2.2處理懲罰器選型

　　處理懲罰器的選型要求和指標(biāo)是功耗低，擔(dān)保長時(shí)間不改換電源也能順利事情， 電解電容廠家，供應(yīng)電壓小于5 V，有較快的處理懲罰速度和本領(lǐng)，由于節(jié)點(diǎn)是需要大量安放的，所以價(jià)值也要相對自制。選用AVR單片機(jī)，思量到電路中I／O的個(gè)數(shù)不多，功耗低、本錢低、適合與無線器件接口共同等多方面因素，綜合比擬后，選用Atmel公司的ATmega128L。該微型節(jié)制器擁有富厚的片上資源，包羅4個(gè)按時(shí)器、4 KB SRAM、128KB Flash和4 KBEEPROM；擁有UART、SPI、I2C、JTAG接口，利便無線器件和傳感器的接入；有6種電源節(jié)能模式， 4.7uf 63v，利便低功耗設(shè)計(jì)。

　　2.3無線通信器件選型 CC2420是一款切合ZigBee技能的高集成度家產(chǎn)用射頻收發(fā)器，其MAC層和PHY層協(xié)議切合802.15.4類型，事情于2.4 GHz頻段。該器件只需少少外部元件，即可確保短間隔通信的有效性和靠得住性。數(shù)據(jù)傳輸單位模塊支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250 Kb／s，即可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對多點(diǎn)的快速組網(wǎng)，系統(tǒng)體積小、本錢低、功耗小，適于電池恒久供電，具有硬件加密、安詳靠得住、組網(wǎng)機(jī)動、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)。

　　2.4傳感器選型

　　由于WSNs是用于礦下安詳監(jiān)測，常要檢測礦下可燃?xì)怏w的濃度(防范瓦斯氣體濃渡過高)和氛圍濕度，所以要選擇丈量氣體濃度和濕度的傳感器。

　　2.4.1 HIH-4000系列測濕傳感器

　　HIH-4000系列測濕傳感器作為一個(gè)低本錢、可軟焊的單個(gè)直插式組件(SIP)能提供儀表丈量質(zhì)量的相對濕度(RH)傳感機(jī)能。RH傳感器可用在二引線間有間距的配量中，它是一個(gè)熱固塑料型電容傳感元件，其內(nèi)部具有信號處理懲罰成果。傳感器的多層布局對應(yīng)用情況的倒霉因素，諸如濕潤、塵埃、污垢、油類和情況中常見的化學(xué)品具有最佳的抗力，因此可認(rèn)定它能合用礦下情況。

　　2.4.2 MR511熱線型半導(dǎo)體氣敏元件

　　MR511型氣敏元件操作氣體吸附在金屬氧化物半導(dǎo)體外貌而發(fā)生熱傳導(dǎo)變革及電傳導(dǎo)變革的道理，由白金線圈電阻值變革測定氣體濃度。MR511由檢測元件和賠償元件配對構(gòu)成電橋的兩個(gè)臂，遇可燃性氣體時(shí)，檢測元件的電阻減小，橋路輸出電壓變革，該電壓變革隨氣體濃度的增大而成比例增大，賠償元件具有溫度賠償浸染。MR511除具有敏捷度高、響應(yīng)規(guī)復(fù)時(shí)間短、不變性好特點(diǎn)外，還具有功耗小，抗情況溫濕度滋擾本領(lǐng)強(qiáng)的利益。WSNs的節(jié)能和井下惡劣溫濕情況要求MR5111可以滿意。