基于單片機(jī)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計(jì)探析

作者/陳華，成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

基于單片機(jī)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計(jì)探析

作者/陳華，成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

本文主要是從基于單片機(jī)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計(jì)以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊中的硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析和介紹，深入的研究了無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊以及其實(shí)現(xiàn)，對(duì)提高無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性和安全性以及電路系統(tǒng)的可靠性具有重要的意義和作用。

單片機(jī)；無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信；模塊設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

隨著不斷發(fā)展的無線通信技術(shù)，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候充分的應(yīng)用了無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信，有效的提升了無線網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力和環(huán)境適應(yīng)能力，在智能家居控制、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以及信號(hào)采集中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.基于單片機(jī)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)單片機(jī)來設(shè)計(jì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊，首先需要描述和分析系統(tǒng)的功能指標(biāo)和總體結(jié)構(gòu)，其中主要的控制模塊就是單片機(jī)，傳感器中的信號(hào)處理系統(tǒng)是由該模塊中的電子信號(hào)控制器來充當(dāng)?shù)模@樣就能夠在信號(hào)控制器中完成通信和數(shù)據(jù)傳輸。S3C2440是電子信號(hào)的處理芯片，在這一模塊中主要包含著軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，其中控制系統(tǒng)的核心主要是主控模塊，由傳感器的嵌入式智能控制、電源設(shè)計(jì)以及通信信號(hào)接入等部分共同構(gòu)成無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信信號(hào)檢測(cè)模塊[1]。

無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊性能指標(biāo)主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是調(diào)制準(zhǔn)動(dòng)態(tài)的信號(hào)控制范圍是-20-+10dB之間，輸出信號(hào)的幅度和測(cè)距增益放大量分別為5V和20dB；二是在無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信傳感基陣阻抗的通道采用的是八個(gè)通道異步或同步輸入；三是其中濾波D/A轉(zhuǎn)換的速率一般為300KHz，控制信號(hào)中的采樣率一般控制在300KHz[2]。通過有效的分析無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊中的技術(shù)指標(biāo)和總體設(shè)計(jì)，就能夠很好的設(shè)計(jì)出整個(gè)模塊中的軟件設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì)。

2.無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊中的硬件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要包括JTAG電路設(shè)計(jì)、AD電路設(shè)計(jì)、晶振電路設(shè)計(jì)、時(shí)鐘電路模塊設(shè)計(jì)以及傳感其模塊電路設(shè)計(jì)等部分，通過有效的建立和開發(fā)嵌入式平臺(tái)，這樣就能夠完成設(shè)計(jì)硬件電路集成，將采集到的模擬通信信號(hào)數(shù)據(jù)很好的轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)通信信號(hào)輸出和傳感器數(shù)據(jù)感知[3]。

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信模塊中應(yīng)用ADG3301實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)濾波和AD/DA轉(zhuǎn)換，并通過單片機(jī)來控制時(shí)鐘，其時(shí)鐘的電路負(fù)載電阻值為100R；封裝則應(yīng)用的是0805，這樣與PPICLK相比較來說，ADCLK一般需要延遲6ns，同時(shí)時(shí)鐘控制還能夠很好的實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)的高階譜分離和時(shí)頻特征采樣；在時(shí)鐘鎖定設(shè)計(jì)的時(shí)候加強(qiáng)對(duì)PCI總線以及DSP處理器的應(yīng)用，這樣無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊中轉(zhuǎn)換模擬數(shù)據(jù)就能夠得以實(shí)現(xiàn)[4]。圖1表示的是通過AD接口對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)傳感器網(wǎng)絡(luò)通信模塊中的時(shí)鐘電路示意圖。

圖1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)示意圖

圖2 AD5545原理框圖

在設(shè)計(jì)晶振電路的時(shí)候，應(yīng)用S3C2440微控制器，實(shí)現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信的外部寄存器儲(chǔ)存和數(shù)據(jù)采樣。采用AD5545作為AD電路設(shè)計(jì)，其目的主要是為了在無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊中實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、濾波和放大控制信息，原理框圖如圖2所示。

3.結(jié)語(yǔ)

在無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要包括JTAG電路設(shè)計(jì)、AD電路設(shè)計(jì)、晶振電路設(shè)計(jì)等多個(gè)方面，通過設(shè)計(jì)硬件電路集成，來總體設(shè)計(jì)和描述無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊，將通信模塊技術(shù)指標(biāo)全面的分析出來。通過實(shí)踐結(jié)果可以看出，基于單片機(jī)來設(shè)計(jì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊，其穩(wěn)定性得到了有效的提升。

＊ [1]李紀(jì)榕,李福進(jìn),吳艷微,尉志武.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2011,09:1336—1340.

＊ [2]王秀清,趙娜,陳浩,楊世鳳.無線傳感網(wǎng)絡(luò)溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)病害診斷系統(tǒng)的構(gòu)建[J].天津科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,02:50—54.

＊ [3]王威,李春杰,張圣,單麾揚(yáng).一種無線傳感網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)控技術(shù),2014,01:109—111.

＊ [4]馬軍,翟宇豪,姜鑫,宗平.基于Msp430無線安防傳感網(wǎng)的設(shè)計(jì)研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2014,01:172—175+178.

＊ [5]舍樂莫,楊瑞成,王彪.播種機(jī)漏播補(bǔ)種系統(tǒng)設(shè)計(jì)—基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2016,10:203—207.