[发明专利]无线传感器网络节点硬件装置

说明书

技术领域：

本发明是涉及拓扑结构、通信控制、网络自组、动态数据管理，尤其涉及无线传感器网络的数据获取、数据分布和控制管理的网路分布的硬件结构的改进。

背景技术：

在国外，对无线传感器网络的研究从上世纪九十年代开始，九十年代末至本世纪初兴起，从芯片的设计、硬件平台的搭建，到对物理、媒体接入、路由层协议以及跨层设计的研究，都是研究机构和企业关注的热点，传感器网络的挑战性为研究人员提供了广阔的研究空间。美国国防先进研究计划局于2001年资助加州伯克利大学开发了名为“Smart Dust”智能灰尘的无线传感器开发系统。在2003年度的自然科学基金自主的专题中，便有一个是传感器与传感器系统及网络，拨款额度达到三千四百万美元。美国国防部在这方面的投入更为巨大。美国的很多大学都已开展传感器网络的研究。加州大学伯克利分校(University of California，Berkeley)研制的传感器系统Mica、Mica2、Mica2Dot已被广泛地用于低能无线传感器网络的研究和开发。国外对无线传感器网络研究的一些关键技术都严格保密，一些公开的技术也只能局限于实验研究。因此，我国有必要有必要掌握无线传感器网路相关技术，使无线传感器网络得到广泛的应用。

国内很多企业也参与了无线传感器网络节点硬件装置的研发，并推出了很多成熟的产品。这些产品多采用MSP430+CC2420或者CC2430芯片来设计无线传感器网络节点硬件装置，功能比较简单，在实验研究中具有局限性，更不适合实际应用。

发明内容：

本发明就是针对上述问题，提供一种无线传感器节点硬件装置，提高无线传感器网络节点的性能，并增加无线传感器网络在实际中应用的实用性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括微处理模块、无线通信模块、传感器模块、电源模块组成，其特征在于，所述的微处理器模块采用AVR系列单片机中的ATmegal128L芯片，采用精简指令集，流水线工作；所述的通信模块采用CC2420射频芯片符合2.4GHz，IEEE802.15.4标准的射频收发器；所述的传感器模块采用DS18B20温度传感器采集温度信号，其输出信号为数字信号，可以通过I/O口直接为微处理器获得；所述的电源模块采用DS2770芯片，来对电源进行电量监测以及充放电控制。

本发明的有益效果：

由于本发明提供传感器外扩接口，可外扩电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等各类传感器；为了便于数据为上位机获得，节点提供串口通讯接口和上位机相连，能有效实现传感器数据采集，节点间无线通信，节点消耗能量的检测和电源电量监控以及对电池充电管理，节点可以采取电池供电，也可外接5V电源直接供电，既方便了实验研究的需要，也符合实际应用的需要。

本发明不依赖基础设施，能多径路由、自修复和自维护；具有分布式的数据结构，在部分节点毁损时可通过重组继续工作；拥有大量分布节点和信息融合机制，能有效降低系统的误报警概率；节点多功能组合能够快速定位移动对象，预测其运动趋势。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体电路原理框图；

图2为本发明的射频模块部分的电路原理图；

图3为本发明的微处理器(含传感器)部分的电路原理图；

图4为本发明的电源管理部分的电路原理图；

具体实施方式：

本发明包括微处理模块、无线通信模块、传感器模块、电源模块组成，所述的微处理器模块采用AVR系列单片机中的ATmegal128L芯片，采用精简指令集，流水线工作；所述的通信模块采用CC2420射频芯片符合2.4GHz，IEEE802.15.4标准的射频收发器；所述的传感器模块采用DS18B20温度传感器采集温度信号，其输出信号为数字信号，可以通过I/O口直接为微处理器获得；所述的电源模块采用DS2770芯片，来对电源进行电量监测以及充放电控制。

如图1所示，本发明的电源管理模块负责对微处理器模块、射频模块以及传感器模块供电，传感器模块将要采集的的信号采集上来传输到微处理器模块，然后通过无线射频模块传输到控制中心；微处理器模块也可对电源模块的实施实时检测，获得装置的电量消耗状况并及时对节点充电。

本发明的电路模块的工作原理进行描述：

(1)射频电路(CC2420)工作原理