作者:admin   發(fā)布時間:2015/11/3 19:28:10   瀏覽次數(shù):1955

據(jù)市場調研公司ABIResearch的報告，無線傳感器網絡（WSN）市場目前處于發(fā)展的初期階段，從2007年開始應該逐漸展現(xiàn)其真正的潛力。許多WSN系統(tǒng)芯片被封裝在模塊之中，這些模塊可能含有額外的電路、堆疊網絡層軟件和天線。OEM可以利用這些器件使其產品支持WSN,而不必對射頻工程了解太多，也不需要進行廣泛的測試。

無線傳感器網絡所具有的眾多類型的傳感器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的現(xiàn)象?；?span>MEMS的微傳感技術和無線聯(lián)網技術為無線傳感器網絡賦予了廣闊的應用前景。這些潛在的應用領域可以歸納為：軍事、航空、反恐、防爆、救災、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領域。

　　無線傳感器網絡綜合了現(xiàn)代傳感器技術、微電子技術、通信技術、嵌入式計算技術和分布式信息處理技術等多個學科，是新興的交叉研究領域。它的出現(xiàn)引起了全世界范圍的廣泛關注，被稱為二十一世紀最具影響的技術之一。工業(yè)自動化就是工業(yè)生產中的各種參數(shù)為控制目的，實現(xiàn)各種過程控制，在整個工業(yè)生產中，盡量減少人力的操作，而能充分利用動物以外的能源與各種資訊來進行生產工作，即稱為工業(yè)自動化生產，而使工業(yè)能進行自動生產之過程稱為工業(yè)自動化。

　　無線傳感器網絡是一種全新的信息獲取平臺，能夠實時監(jiān)測和采集網絡分布區(qū)域內的各種檢測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網關節(jié)點，以實現(xiàn)復雜的指定范圍內目標檢測與跟蹤，具有快速展開、抗毀性強等特點，有著廣闊的應用前景。

　　本文將采用TI公司的CC1110芯片實現(xiàn)無線傳感器的終端節(jié)點、路由節(jié)點及網關節(jié)點設計。并實現(xiàn)了終端節(jié)點與傳感器節(jié)點的接口設計以及終端節(jié)點與本地的智能儀表或二次儀表之間的通信接口一個典型的工業(yè)用無線傳感器網絡示意圖，核心部分是低功耗的傳感器節(jié)點，網絡路由器和無線網關。無線傳感器網絡中的終端節(jié)點模塊直接和各種各樣的傳感器節(jié)點相連接，通過路由節(jié)點和網關節(jié)點把傳感器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C，以進行進一步的數(shù)據(jù)處理。為了更方便地使用無線傳感器網絡把工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)傳遞出來，工業(yè)用無線傳感器網絡增加了傳輸智能儀表數(shù)據(jù)的能力，大大增強了方案的靈活性。

　　多個傳感器可以和本地的智能儀表連接實現(xiàn)本地數(shù)據(jù)的顯示等功能，并通過無線傳感器網絡的終端節(jié)點把智能儀表采集到的多個傳感器的數(shù)據(jù)轉發(fā)出去，這樣就能夠大大減少無線傳感器網絡中的終端節(jié)點個數(shù)，更有效地利用終端節(jié)點?？梢娺@種方案在實際應用中可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，靈活使用有線和無線的方案，使得系統(tǒng)配置更加靈活，能夠滿足對各種傳感器和二次儀表的數(shù)據(jù)輸出和輸入控制命令，使得現(xiàn)有的工業(yè)網絡無線化。

　　硬件模塊主要分為終端節(jié)點發(fā)射模塊、路由器模塊、網關模塊三部分，如圖1所示。第一部分為終端節(jié)點模塊，由傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、與其他單片機相連接的通信接口模塊和發(fā)射模塊組成。第二部分是路由器模塊，包括無線發(fā)射、單片機信號輸入與輸出電路。第三部分是無線網關模塊，包括無線信號接收與發(fā)射，無線接收與無線接收端與PC機的通信電路。

　無線傳感器網絡的數(shù)據(jù)最終都匯集到網關上，進而通過工業(yè)以太網傳輸給上位機，所以網關和工業(yè)以太網的接口設計也非常重要。

　　2系統(tǒng)實現(xiàn)

　　2.1終端節(jié)點設計

　　終端節(jié)點的核心是片上系統(tǒng)CC1110芯片，CC1110集成了支持315/433/868/915MHz射頻收發(fā)芯片，性能可達8倍標準8051性能的微處理器，以及32KB閃存、4KBRAM.芯片運行溫度范圍為-40℃~85℃，電壓為2.0~3.6V.能耗非常低，最低電流消耗為0.6μA,最大為31mA,而且可編程數(shù)據(jù)率范圍從1.2Kb/s-500Kb/s,特別適合傳送大批量數(shù)據(jù)[1-2].

無線傳感器的終端節(jié)點，終端節(jié)點模塊實現(xiàn)了三大功能：處理傳感器的數(shù)據(jù)；與二次儀表通信，處理二次儀表的數(shù)據(jù)；最后把相關的數(shù)據(jù)通過發(fā)送模塊發(fā)射出去。