【正文】 iagram of the host system上位機(jī)采用PTR2000，PTR2000主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)[3]:該器件將接收和發(fā)射合接為一體； 　　工作頻率為國(guó)際通用的數(shù)傳頻段433MHZ； 　　采用FSK調(diào)制/解調(diào)，可直接進(jìn)入數(shù)據(jù)輸入/輸出，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合； 　　采用DDS（直接數(shù)據(jù)合成）+PLL頻率合成技術(shù)，因而頻率穩(wěn)定性極好； 　　靈敏度高達(dá)—105bBm。下位機(jī)包括無(wú)線收發(fā)芯片PTR2000，AT89S52單片機(jī)，溫濕度傳感器SHT11，光照強(qiáng)度傳感器TSL2561。電源包括LM7805，四節(jié)5號(hào)AA電池和一個(gè)10K電阻。主要技術(shù)指標(biāo)（1）通信與組網(wǎng)：負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)環(huán)境信息的傳感器節(jié)點(diǎn)自組織搭建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并向管理和基礎(chǔ)服務(wù)層提供服務(wù)支持；（2）通信頻段：；（3）采用通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；（4）借點(diǎn)可靠通信范圍：200m；（5）傳感器精度：℃（25℃時(shí)），濕度：%RH（20—80%RH），光照強(qiáng)度：1lx。2 系統(tǒng)分析和總體設(shè)計(jì) 對(duì)無(wú)線傳感器系統(tǒng)的要求 系統(tǒng)由溫濕度傳感器SHT1光照傳感器TSL2561，AT89S52單片機(jī)，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊PTR2000，PC和電源模塊組成。最后，基于能力存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，電池的容量越來(lái)越大，再加上低功耗的實(shí)現(xiàn)，無(wú)線傳感模塊的適用壽命不斷增加將會(huì)成為一個(gè)絕對(duì)趨勢(shì)。 正是由于當(dāng)前能耗對(duì)無(wú)線傳感模塊的影響，低功耗研究才上升為一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域，不論是使用電源或者電池供電，在實(shí)現(xiàn)低功耗后，無(wú)線傳感模塊的發(fā)展趨勢(shì)必然是自生能源式的。這樣一來(lái)成本就會(huì)非常的高。 除開(kāi)以上所講兩種發(fā)展趨勢(shì)之外，無(wú)線傳感模塊的應(yīng)用和發(fā)展還具有極大的發(fā)展空間和良好的發(fā)展方向。因此，無(wú)線傳感模塊的發(fā)展必然是趨向與低功耗的。在不同的應(yīng)用中，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的組成不盡相同。因此，以無(wú)線傳感模塊為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線互聯(lián)將是一個(gè)必然的趨勢(shì)。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等。其發(fā)展方向必然是無(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)化，即通過(guò)自組網(wǎng)的方式形成動(dòng)態(tài)、自適應(yīng)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。并且會(huì)有更多的結(jié)構(gòu)新、功能強(qiáng)、耗能低的傳感器用運(yùn)于各種實(shí)際的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，以高的精確度和良好的穩(wěn)定性服務(wù)于更加廣泛的領(lǐng)域。M IT 發(fā)展的模塊化平臺(tái)對(duì)于具體的傳感器有不同的硬件設(shè)計(jì)，他們的傳感器的主要功能是數(shù)據(jù)收集，采用垂直連接器來(lái)使不同的處理層整合到一起，其目的是為了設(shè)計(jì)一個(gè)通用的系統(tǒng)來(lái)取代單一的硬件系統(tǒng)[7]。IT P（美國(guó)再生能源辦公室工業(yè)技術(shù)計(jì)劃） 在2002年發(fā)布的報(bào)告“21世紀(jì)工業(yè)無(wú)線技術(shù)”第一頁(yè)中引用了總統(tǒng)科技顧問(wèn)的斷言：無(wú)線傳感器可將能源利用率提高10%，將能源損耗減少25%[5]。其他一些節(jié)點(diǎn)，如Telos 、Mica 等， 由于設(shè)計(jì)時(shí)間較早，其性能已經(jīng)落后于當(dāng)今的集成電路工業(yè)設(shè)計(jì)水平[4]。各平臺(tái)的主要區(qū)別是采用了不同的處理器和無(wú)線通信模塊。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了多種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件平臺(tái)。綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò),是當(dāng)前的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。隨著幾種重要基礎(chǔ)技術(shù)的推廣和實(shí)際應(yīng)用，無(wú)線通信的速度也將得到大大提高。在正交頻分復(fù)用(OFDM)和多入多出(MIMO)等基礎(chǔ)技術(shù)支持下，多種無(wú)線技術(shù)如藍(lán)牙、WiFi、WIMAX、超寬帶和無(wú)線局域網(wǎng)獲得了長(zhǎng)足發(fā)展。一般傳感器，是最早產(chǎn)生的傳感器，只能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集；智能傳感器則是在一般傳感器的基礎(chǔ)上將處理計(jì)算能力與傳感器相結(jié)合，使得傳感模塊不但能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)等信息采集，還能對(duì)所采集到的信息進(jìn)行一定程度的計(jì)算和處理；無(wú)線傳感器則是在智能傳感器的基礎(chǔ)上再集成無(wú)線功能模塊，使得傳感器不再是單獨(dú)的感知模塊，而是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理，信息交換和控制的有機(jī)整體。最早的代表性論述出現(xiàn)在二十世紀(jì)九十年代末，題為“傳感器走向無(wú)線時(shí)代”。 ③PCB:是Printed Circuit Board的縮寫(xiě)，中文意為印刷電路板，是搭配電子零件之前的基板，被譽(yù)為“電子系統(tǒng)產(chǎn)品之母”或“3C產(chǎn)業(yè)之基石”。 ①無(wú)線傳感模塊：是指由處理器模塊、無(wú)線模塊、電源模塊和傳感模塊組成的無(wú)線通信自治系統(tǒng)，它采用一定的頻率和編碼方法實(shí)現(xiàn)與其它模塊的通信，屬于無(wú)線技術(shù)的一種。無(wú)線傳感模塊應(yīng)用已非常廣泛，除去組成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用外，無(wú)線傳感技術(shù)還廣泛的應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)，如車間溫濕度、壓力等；短距無(wú)線通信等。本文綜合了性能和低功耗的共同需求，經(jīng)過(guò)深入的分析和對(duì)芯片的數(shù)據(jù)比較，提出了低功耗無(wú)線傳感模塊的硬件設(shè)計(jì)思路。低功耗無(wú)線傳感模塊研究具有極其重要的學(xué)習(xí)和研究?jī)r(jià)值，其功能的實(shí)現(xiàn)具有極其重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前，傳感技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被認(rèn)定為最重要的研究之一。并輔助軟件開(kāi)發(fā)人員完成各子模塊的驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)低功耗無(wú)線傳感模塊的整體通信功能。當(dāng)前對(duì)于無(wú)線傳感技術(shù)的研究仍然處在一個(gè)高速發(fā)展的階段，低功耗就是其發(fā)展方向之一，而低功耗與高性能的結(jié)合實(shí)現(xiàn)還不完全。但過(guò)去的研究有的只考慮低功耗而性能不高， 有的性能高但是功耗太大。此方面的研究由來(lái)已久，是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的擴(kuò)展，采用了大規(guī)模集成電路和嵌入式技術(shù)，使用智能微處理器對(duì)采集到的信息進(jìn)行處理和加工?？梢灶A(yù)測(cè),WSN是信息感知和采集的一場(chǎng)革命,是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一[2]。 2003年,美國(guó)《技術(shù)評(píng)論》雜志論述未來(lái)新興十大技術(shù)時(shí),WSN被列為第一。傳感技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被認(rèn)定為最重要的研究之一。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種開(kāi)創(chuàng)了新的應(yīng)用領(lǐng)域的新興概念和技術(shù)。 微機(jī)電系統(tǒng)和低功耗高集成數(shù)字設(shè)備的發(fā)展，使得低成本、低功耗、小體積的傳感器節(jié)點(diǎn)得以實(shí)現(xiàn)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事、農(nóng)業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)、智能交通、建筑物監(jiān)測(cè)、空間探索等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的應(yīng)用價(jià)值，被認(rèn)為是未來(lái)改變世界的十大技術(shù)之一、全球未來(lái)四大高技術(shù)產(chǎn)業(yè)之一。從而實(shí)現(xiàn)溫室信息采集自動(dòng)部署、自組織傳輸和智能控制、大幅度提高單位面積的勞動(dòng)生產(chǎn)率和資源產(chǎn)出率、改善溫室等設(shè)施內(nèi)工作環(huán)境和工作條件、提高工作效率、保障農(nóng)民身體健康、提高農(nóng)民生活質(zhì)量，有助于解決“三農(nóng)”問(wèn)題，對(duì)實(shí)現(xiàn)溫室作物生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是現(xiàn)代傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)和分布式信息處理技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的綜合。然而，目前的溫室測(cè)控系統(tǒng)大多采用有線布網(wǎng)、人工測(cè)量，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)安裝困難，工作效率偏低，測(cè)量精度差，這不僅大大增加了電氣工程施工費(fèi)用，也導(dǎo)致施肥等工作困難；此外，系統(tǒng)中的每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)沒(méi)有自組織功能和自愈能力，維護(hù)工作量大，也不利于系統(tǒng)升級(jí)。山東交通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前 言 我國(guó)是世界上設(shè)施栽培面積最大的國(guó)家，而且近幾年國(guó)產(chǎn)連棟溫室每年以新增100～150萬(wàn)公頃的面積快速發(fā)展。引導(dǎo)溫室用戶根據(jù)作物的要求進(jìn)行環(huán)境因子的調(diào)節(jié)以獲得作物產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，是溫室環(huán)境因子調(diào)控決策支持系統(tǒng)的主要目標(biāo)和方向。因此，為了實(shí)現(xiàn)溫室農(nóng)作物的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和高效，開(kāi)發(fā)和研制一種新型的溫室環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)是十分必要的。把無(wú)線傳感器剛絡(luò)技術(shù)引入到溫室大棚生產(chǎn)中來(lái)，農(nóng)業(yè)將有可能逐漸地從以人力為中心，依賴于孤立的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式。1無(wú)線傳感器系統(tǒng)概述 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近的大量廉價(jià)的、具有通信、感測(cè)及計(jì)算能力的微型傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織構(gòu)成的“智能”測(cè)控網(wǎng)絡(luò)。 研究背景 隨著無(wú)線技術(shù)的快速發(fā)展和日趨成熟，無(wú)線通信也發(fā)展到一定的階段，其發(fā)展的技術(shù)越來(lái)越成熟，方向也越來(lái)越多，越來(lái)越重要，大量的應(yīng)用方案開(kāi)始采用無(wú)線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通信。這樣的節(jié)點(diǎn)配合各類型的傳感器，可組成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）。廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視、大規(guī)模環(huán)境監(jiān)測(cè)和大區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)追蹤等領(lǐng)域。因?yàn)闊o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一般采用電池供電，工作環(huán)境通常比較惡劣，而且數(shù)量大、更換非常困難，所以低功耗是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)最重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則之一，因此，它迫切需要對(duì)傳統(tǒng)的嵌入式應(yīng)用開(kāi)發(fā)進(jìn)行更新和改進(jìn)，需要精心設(shè)計(jì)的軟硬件系統(tǒng)，以使其可靠而耐用。美國(guó)《今日防務(wù)》雜志更認(rèn)為WSN的應(yīng)用和發(fā)展將引起一場(chǎng)劃時(shí)代的軍事技術(shù)革命和未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的變革。低功耗無(wú)線傳感模塊，便是組成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于社會(huì)建設(shè)的各個(gè)層面和人們的日常生活當(dāng)中。 因此，在無(wú)線傳感技術(shù)應(yīng)用如此廣泛的今天，在保證無(wú)線傳感模塊性能的同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)其低功耗具有一定的理論和現(xiàn)實(shí)意義。因此，為了更好的實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感模塊的功能，增加模塊的可靠性和使用壽命，通過(guò)對(duì)無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)的硬件功耗的分析，確定無(wú)線傳感模塊各單元的基本功率消耗，并進(jìn)行相應(yīng)比較，確定需重點(diǎn)降耗的單元，在此基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)前對(duì)低功耗無(wú)線傳感模塊的研究，通過(guò)對(duì)比分析選擇合適的芯片完成對(duì)低功耗無(wú)線傳輸模塊的自主設(shè)計(jì)和制作。 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種開(kāi)創(chuàng)了新應(yīng)用領(lǐng)域的新興概念和技術(shù)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要保障。首先，現(xiàn)有的眾多研究中，將性能和低功耗相結(jié)合的較少，有的只考慮低功耗而性能不高，有的性能高但是功耗太大。其次，增加無(wú)線傳感模塊的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)了無(wú)線傳感模塊的低功耗，其對(duì)電能的需求就會(huì)更小，應(yīng)用的范圍將會(huì)進(jìn)一步的擴(kuò)大。 ②無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)WSN（Wireless Sensor Network）: 是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的具有信息采集、數(shù)據(jù)處理和無(wú)線通信能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線電通信形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域里被監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀測(cè)者[3]。 無(wú)線傳感模塊是新興的下一代無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，它是組成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本部分。傳感技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一般傳感器、智能傳感器、無(wú)線傳感器等幾個(gè)階段。 為了實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地與任何人或任何設(shè)備的互聯(lián)互通，無(wú)線通信技術(shù)獲得了蓬勃發(fā)展。作為蓬勃發(fā)展的無(wú)線技術(shù)，近幾年正是其大變革時(shí)期。無(wú)線傳感模塊屬于無(wú)線技術(shù)中較為底層的一個(gè)分支，由于越來(lái)越多的應(yīng)用方案開(kāi)始采用無(wú)線節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和通信。而無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可靠性的重要保障，因此無(wú)線傳感模塊的設(shè)計(jì)，傳感技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)被認(rèn)定為最重要的研究之一。典型的節(jié)點(diǎn)包括Mica 系列、Telos 、IRIS 和Imote2 等。有些節(jié)點(diǎn)具有高性能但功耗較大，如Imote2 節(jié)點(diǎn)，不適用于能量受限的應(yīng)用環(huán)境。因?yàn)闊o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)一般采用電池供電，工作環(huán)境通常比較惡劣，而且數(shù)量大，更換非常困難，所以低功耗是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)最重要的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則之一。后來(lái)的研究，如Intel ( r) Mote 的研究項(xiàng)目則注重了三個(gè)方面的要求，包括低功耗操作、系統(tǒng)級(jí)集成和硬件的重新配置，希望做到平衡功耗與性能的矛盾，但目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)還需要一定的努力。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及集成技術(shù)的不斷發(fā)展，傳感技術(shù)也會(huì)得到不斷的發(fā)展和完善。 正是由于低功耗無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)在如此廣范圍內(nèi)的應(yīng)用，使得它受到了來(lái)自軍事、工業(yè)和商業(yè)以及學(xué)術(shù)專家的極大關(guān)注。而無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)( WSN