【正文】 科技信息高校理科研究基于單恃和的無線傳感器網絡節(jié)點硬件設計公安海警高等專科學校嵇鼎毅陳君波［摘要】傳感器節(jié)點是無線傳感器網絡的基本組成元素。本文通過對傳感器節(jié)點的特性分析，采用ＭＳＰ４３０和ｎＫＦ９０５為主要芯片設計了一種無線傳感器網絡節(jié)點。經測試可滿足節(jié)點微型化、低功耗、實時處理能力強、高可靠性等要求。［關鍵詞】無線傳感器網絡節(jié)點單片機引言無線傳感器網絡是繼Ｉｎｔｅｍｅｔ之后，將對２ｌ世紀人類生活方式產生重大影響的一種ＩＴ熱點技術。２００３年著名的莢禺《商業(yè)周刊》在其“未來技術專版”中發(fā)表文章指出。效用計算、傳感器網絡、塑料電子學和仿生人體器官是全球未來的四大高技術產業(yè)。它們將掀起新的產業(yè)浪潮。２００３年ＭＩＴ技術評論Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉｅｗ在預測未來技術發(fā)展的報告中認為，有十種新興技術在不遠的將來將改變世界，其中無線傳感器網絡被列為首位。傳感器節(jié)點∞ｎ”ｒ ｎｏｄ０作為ＷＳＮ的最基本的元素同時也是一個很重要的元素。節(jié)點設計的好壞直接決定整個系統(tǒng)的功能能否實現、各項性能指標能否符合要求。因此對節(jié)點的設計、分析是設計ＷＳＮ的首要任務。本文設計了一種基于ＭＳＰ４３０和ｎＲＦ９０５的傳感器節(jié)點，該節(jié)點具有高可靠性、低功耗、成本低的特點以及較好的容錯性。一、硬件節(jié)點設計ＭＳＰ４３０系列單片機具有豐富的片內外設，如看門狗，定時器Ａ、Ｂ，比較器，串口０、１，硬件乘法器，液晶驅動，ＡＤＣ，通用Ｉ，ｏ以及基本定時器。⑤系統(tǒng)工作穩(wěn)定系統(tǒng)上電復位后，由ＤＣＯＣＬＯＣＫ作為系統(tǒng)時鐘，保證了系統(tǒng)從正確的佗置開始執(zhí)行。隨后其靈活的時鐘系統(tǒng)允許軟件設置系統(tǒng)時鐘，但是在晶振振蕩器作為系統(tǒng)時鐘發(fā)生故障時，ＤＣＯＣＬＯＣＫ會自動作為系統(tǒng)時鐘以保持系統(tǒng)的正常工作。２、無線收發(fā)模塊無線收發(fā)模塊選用ｎＲＦ９０５芯片。ｎＲＦ９０５是挪威Ｎｏｒｄｉｃ公司推出的單片無線收發(fā)器芯片，工作電壓為１．９—３．６ Ｖ，待機模式下狀態(tài)僅為２．５ｕＡ，收發(fā)模式切換時間＜６５０ｕｓ，３２引腳ＱＦＮ封裝（Ｓｍｍ５ｒａｍ），工作于４３３／８６８／９１５Ｍｌ－ｌｚ ３個ＩＳＭ頻道，３個頻道均可免費使用，有效傳輸距離達５０—１００ｍ。ｎＲＦ９０５可以自動完成處理字頭和ＣＲＣ（循環(huán)冗余碼校驗）的ｔ作，同時可使用ＳＰＩ接口與微控制器通信，配置非常方便。其功耗非常低。以＋ｉｏｄＢｍ的輸出功率發(fā)射時電流只有ｌｌｍＡ，在接收模式時電流為Ｉ傳感器模塊卜控制模塊１２．５ｍＡ。ｎＲＦ９０５傳輸數據時為非實時方式，即發(fā)送端發(fā)出數據，接收端收到后先暫存于芯片存儲器內，外面的ＭＣＵ可以在需要時再到芯片中去取。ｎＲＦ９０５一次的數據傳輸量最多為３２ Ｂ。其最高工作速率５０ｋｂｐｓ，高效ＧＦＳＫ調制，抗干擾能力強，特別適合工業(yè)控制場合，模塊可軟件設地址，只有收到本機地址時才會輸出數據，可直接與各種單片機連接圖１硬件節(jié)點框圖無線傳感器節(jié)點具有微型化、低功耗、實時處理能力強、高可靠性、高魯棒性、高容錯性等特點，因此在設計硬件節(jié)點時必須考慮諸多因素。本方案的硬件節(jié)點框圖如圖１所示，包括節(jié)點必備的傳感器模塊、控制模塊、無線收發(fā)模塊，另外加了ＬＣＤ顯示模塊，警報裝置。由傳感器模塊采集環(huán)境中的溫度、濕度等信息，將信息傳遞給控制模塊；控制模塊對采集到的數據進行處理、判斷是否存在安全隱患、發(fā)送、顯示；ＬＣＤ模塊實現數據的實時顯示；警報裝置在控制模塊判斷當前環(huán)境存在安全隱患時報警；無線收發(fā)模塊負責數據的發(fā)送與接收。使用，軟件編程非常方便。根據上述芯片的性能可看出兩種主芯片均可滿足節(jié)點的微型化、低功耗．實時處理能力強、高可靠性、高魯棒性、高容錯性等要求，在一定程度上保證了節(jié)點通信的實時性、可靠性。３、傳感器模塊該模塊芯片可根據實際需求的功能確定具體的傳感器。三、硬件接口設計１、ｎＲＦ９０５通信接口簡介ｎＲＦ９０５與單片機的主要通口接口共１２個，具體說明見表１。表ｌ ｎＲＦ９０５通信引腳功能說明該節(jié)點結構簡單，可對環(huán)境中的溫度、濕度等信息進行實時監(jiān)控，序號名稱管腳功能說明具有很強的可移植性，根據具體的需求改進后可用于工業(yè)生產、農業(yè)、科研基地等不同需要環(huán)境監(jiān)測的領域，同時還可進一步推廣運用于城ｌＶＣＣ電源電源＋３．３—３．６Ｖ １）Ｅ市車流量監(jiān)測、森林防火等多種需要監(jiān)控的環(huán)境中。二、芯片選型１、控制模塊控制模塊選用ＭＳＰ４３０單片機，該系列單片機是德州儀器（ＴｅｘａｓＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）公司推出的一種超低功耗的１６位工業(yè)級混合信號微處理器。它所具有的鮮明特點使其在許多行業(yè)都得到了廣泛的應用。其主要優(yōu)２３４ＴＸ．．ＥＮＴＲＸ＿ＣＥＰＷＲ＿ＵＰ數字輸入數字輸入數字輸入ＴＸ＿ＥＮ＝１為＇ＩＸ模式－ＩＸ－ＥＮ＝０為ＲＸ模式使能芯片發(fā)射或接收芯片上電點具體體現在：①低電壓、超低功耗靈活的時鐘系統(tǒng)具有５種低功耗模式，可實現無可匹敵的超低功５６ＡＭＤＲ數字輸出數字輸出地址匹配接收或發(fā)射數據完成耗性能。ＭＳＰ４３０系列單片機在功耗上可以達到ｌｐ．Ａ；８斗Ａ實時時鐘模式；２５０１ｘＭＭＩＰＳ工作狀態(tài)。在實時時鐘處于工作狀態(tài)時，該系統(tǒng)正常待機的耗流量可低至０．８ｔｔＡ。由于其指令執(zhí)行速度較快。因此總功耗比同類競爭器件低１０倍，并且它能夠在不足６ｔｔｓ的時間內從待機狀態(tài)進行７８ＭＩＳＯＭＯＳＩＳＰＩ接口ＳＰＩ接口ＳＰｌ輸出ＳＰＩ輸入啟動。②強大的處理能力．９ＳＣＫＳＰＩ時鐘ＳＰＩ時鐘ＭＳＰ４３０系列單片機是１６位單片機，采用ＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ ＩｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｅｔＣｏｍｐｕｔｅｒ）結構，具有豐富的尋址方式。同時其處理速度快，當采用８ＭＨｚ晶振時，指令周期為１２５ｐ，ｓ。１０１１ＣＳＮＧＮＤＳＰＩ使能地ＳＰＩ使能接地③高性能模擬技術１２位模／數轉換器（ＡＤＣ）有很高的轉換速率，最高可達２００ｋｂ／ｓ。適用于大多數數據采集的場合。另外模擬比較器可以進行模擬電壓的比較等。２、硬件連接框圖硬件框圖如圖２所示，該設計采用ＳＰＩ通信方式。ＳＰＩ通信是一種主從模式的通信，時鐘信號由ＭＳＰ４３０單片機提供，單片機作為主機，ｎＲＦ９０５作為從機。ＳＰＩ通信是全雙工通信，數據可以在兩個方向上傳④豐富的片內外設及其多樣化的組合一８６一萬方數據送。為實現程序的高移植性。用Ｉ，Ｏ口模擬ＳＰＩ。（下轉第８７頁）燃怠高校理科研究關于一個級數問題的砷究浙江財經學院數學與統(tǒng)計學院陳曉雷【摘要］本文指出了一個抽象的級數問題的幾種錯誤解法。并給出了相應的嚴謹而詳盡的證明。［關鍵詞】級數極限證明在某校的一次本科生期末考試中，出過這樣一個難度系數較大的關于級數問題的考題：命題：設墼ｎ“247。．ａｎ）＝ｌ，證明級數萎如收斂。 ’又由，ｌｉｍ。（?！埃幔瑁┮簧椋欤桑恚保椋剑?。曾見過如下兩種證法：．．１ｓｉｎ——考慮正項級數萋∞—ｌ三…ｉ的彳斂散性。為此來證２ｎＢｉｎ｝＞ｆ３１＂１‘，即證證法一：．．?ｌｉｒａ ｎ?ｓｉｎ上＝ｌｉｒａ—了Ｌ＝ｌ （１）ｎ（２）萬ｎ而萋｝收斂，所以由正項級數比較判別法知級數萋ａ－ｌ收斂。分析：此證法是錯誤的，作者把這個問題想得太簡單了。錯誤的根８ｉｎ上源在于極限式（２）中，作者將一部分享量先取了極限：撕２—產２２，完ｎ了之后再對另一部分變量取極限：Ｈｍ導一＝ｌ。其實在一個極限式中各ｒ”．Ｌｎ２變量取極限的過程應是同步的，絕不能將其割裂開來，一部分先取極限，另一部分后取極限。這是一個典型的概念性錯誤。證法二： ｌｉｒａｎ ｌ ｎ．ｎｎ∑— ｐ ｌ一“２＿247?！疲幔墒諗俊７治觯捍俗C法也是錯誤的，錯誤在于不等式＿士Ｔ≤蘭不成立。＾－由－二－ ｎ‘下面給出該命題嚴謹而詳盡的證明：咖上．ｎ．考察函數ｆ（ｘ）＝曼｝在（ｏ?詈止的單調性，?．‘鏟＇＿—ｘｅｏｓ?。蟆椋睿叫偷扔模模海螅椋唬睿祁褐箚螠p，．．．－＞孚＞：宴：詈＞｝百．．．當。｝就有車＞拿：｝｝ｉ 丁．?．只要ｎ＞魯即只要ｎ＞２時，就有２ｍｉＩＩ上ｎ＞手，．．．—三丐＜七而級數∑１－３－為ｐ＝睪＞１的一數，是收斂的，據正項級數的比較判別法知：萋—三干是收斂的正項級數。再據比較判別法的極限形式知：正項級數∑ａＩｌ收斂。注：此處：孑１＜、與＜專。證明：。．‘撕（?！埃幔睿剑於畋Ｌ栃灾横吋?，故∑‰為正項級數。４＞ｏ＇．．?當ｎ充分大時，據極限的１９８１囂１泰泰＆。傅沛仁．數學分析講義［Ｍ］．北京：高等教育出版社，［２］襞禮文．數學分析中的典型問題與方法［Ｍ］．北京：高等教育出（上接第８６