1引言

　　無線傳感器網絡(Wireless Sensor Networks，簡稱WSNs)是由陳設在監(jiān)測區(qū)域內大量的便宜微型傳感器節(jié)點構成，通過無線通信形成一個多跳自組織網絡系統(tǒng)，可以或許及時監(jiān)測、感知和收羅網絡漫衍區(qū)域內監(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。WSNs綜合了傳感器、嵌入式計較、無線通訊、漫衍式信息處理懲罰等技能，具有快速構建、自設置、自調解拓撲、多跳路由、高密度、節(jié)點數(shù)可變、無統(tǒng)一地點、無線通信等特點，出格合用于大范疇、偏遠間隔、危險情況等條件下的及時信息監(jiān)測，可以遍及應用于軍事、交通、情況監(jiān)測和預報、衛(wèi)生保健、空間摸索等各個規(guī)模。 2節(jié)點的總體設計和器件選型

　　2.1節(jié)點的總體設計

　　WSNs微型節(jié)點應用數(shù)量較量大，改換和維護較量堅苦，要求其節(jié)點本錢低廉和事情時間盡大概長；成果上要求WSNs中不該該存在專門的路由器節(jié)點，每個節(jié)點既是終端節(jié)點，又是路由器節(jié)點。節(jié)點間回收移動自組織網絡接洽起來，并回收多跳的路由機制舉辦通信。因此，在單個節(jié)點上，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?；谶@些根基思想，設計了以高等8位AVR單片機ATmega128L為焦點，團結外圍傳感器和2.4 GHz無線收發(fā)模塊CC2420的WSNs微型節(jié)點。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)點的元件。

本文引用地點：　　圖1給出WSNs微型節(jié)點布局。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單位4部門構成。數(shù)據(jù)收羅單位認真監(jiān)測區(qū)域內信息的收羅和數(shù)據(jù)轉換，設計中包羅了可燃性氣體傳感器和濕度傳感器；數(shù)據(jù)處理懲罰單位認真節(jié)制整個節(jié)點的處理懲罰操縱、路由協(xié)議、同步定位、功耗打點、任務打點等；數(shù)據(jù)傳輸單位認真與其他節(jié)點舉辦無線通信，互換節(jié)制動靜和收發(fā)收羅數(shù)據(jù)；電源打點單位選通所用到的傳感器，節(jié)點電源由幾節(jié)AA電池構成，實際家產應用中回收微型紐扣電池，以進一步減小體積。為了調試利便及可擴展性，可將數(shù)據(jù)收羅單位獨立出來，做成兩塊能彼此套接的可擴展主板。

　　2.2處理懲罰器選型

　　處理懲罰器的選型要求和指標是功耗低，擔保長時間不改換電源也能順利事情， 電解電容廠家，供應電壓小于5 V，有較快的處理懲罰速度和本領，由于節(jié)點是需要大量安放的，所以價值也要相對自制。選用AVR單片機，思量到電路中I／O的個數(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個按時器、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，利便低功耗設計。

　　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)傳輸單位模塊支持數(shù)據(jù)傳輸率高達250 Kb／s，即可實現(xiàn)多點對多點的快速組網，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、組網機動、抗毀性強等特點。

　　2.4傳感器選型

　　由于WSNs是用于礦下安詳監(jiān)測，常要檢測礦下可燃氣體的濃度(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低本錢、可軟焊的單個直插式組件(SIP)能提供儀表丈量質量的相對濕度(RH)傳感機能。RH傳感器可用在二引線間有間距的配量中，它是一個熱固塑料型電容傳感元件，其內部具有信號處理懲罰成果。傳感器的多層布局對應用情況的倒霉因素，諸如濕潤、塵埃、污垢、油類和情況中常見的化學品具有最佳的抗力，因此可認定它能合用礦下情況。

　　2.4.2 MR511熱線型半導體氣敏元件

　　MR511型氣敏元件操作氣體吸附在金屬氧化物半導體外貌而發(fā)生熱傳導變革及電傳導變革的道理，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成電橋的兩個臂，遇可燃性氣體時，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、響應規(guī)復時間短、不變性好特點外，還具有功耗小，抗情況溫濕度滋擾本領強的利益。WSNs的節(jié)能和井下惡劣溫濕情況要求MR5111可以滿意。