【正文】 線傳感器網(wǎng) 絡(luò)將 會把 物理上 和 邏輯上的信息世界 交互 在一起 ，從而 極大 地 擴(kuò)展了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)范圍 且 提高了人類認(rèn)識世界的能力。眾多的微型傳感器節(jié)點(diǎn)分布在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)部或者附近，并且可以通過自組織方式組成網(wǎng)絡(luò)。具體來說，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可分成兩個(gè)組成部分：傳感器節(jié)點(diǎn)與傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)基本上是由處理器模塊、傳感器模塊、無線通訊模塊與能量供應(yīng)模塊四個(gè)模塊單元組成。 傳感器節(jié)點(diǎn)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中能夠作 為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站、數(shù)據(jù)的采集者或簇頭節(jié)點(diǎn)。 現(xiàn)在常用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要包括：移動通信網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙網(wǎng)以及AdHoc 網(wǎng)絡(luò)等，同這些傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 低功耗 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)體積小大多采用電池供電，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量都是有限的，而且要求它能夠長時(shí)間的完成監(jiān)測任務(wù)。在無線傳感網(wǎng)的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者首先要考慮的是盡可能降低傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗，延長網(wǎng)絡(luò)生命的周期，而不是提高帶寬的利用率和服務(wù)質(zhì)量。此外，信源和 信宿節(jié)點(diǎn)之間需使用多跳的方式進(jìn)行無線轉(zhuǎn)發(fā)，并用廣播方式建立兩節(jié)點(diǎn)之間的通信 路徑。總的來說，就是要求傳感器節(jié)點(diǎn)能自動地進(jìn)行管理和配置，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自動形成發(fā)送數(shù)據(jù)的無線多跳網(wǎng)絡(luò)。 應(yīng)用相關(guān)性強(qiáng) 設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 必須要適應(yīng)具體的應(yīng)用環(huán)境，應(yīng)用環(huán)境不同對網(wǎng)絡(luò)的性能要求也不同，從而對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)要求也不相同。 網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化大 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它會不斷的發(fā)生變化。 無線傳感網(wǎng)的關(guān)鍵支撐技術(shù) (1)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 的安全技術(shù) 安全通信 與 認(rèn)證技術(shù)在軍事 以及 金融等敏感信息傳遞應(yīng)用中有 著 直接 的 需求。但 是 受無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 的 資源限制，直接應(yīng)用完整性認(rèn)證、安全通信、數(shù)據(jù)新鮮性、廣播認(rèn)證等現(xiàn)有算法存在實(shí)現(xiàn)的困難。 (2)、無 線傳感器網(wǎng)絡(luò) 時(shí)間同步技術(shù) 時(shí)間同步技術(shù)的基本要求 是 完成實(shí)時(shí)信息采集， 這種技術(shù) 也是提高定位精度的關(guān)鍵手段。 目前 ，利用耦合振蕩器的同步技術(shù) 來 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無狀態(tài)自然同步 的方法也倍受 矚目 ，這是一種高 效率 的、 能夠 無限擴(kuò)展的時(shí)間同步新技術(shù)。該技術(shù)通過部署或指定 某 些節(jié)點(diǎn)為代理節(jié)點(diǎn)，代理節(jié)點(diǎn)根據(jù)監(jiān)測 的 任務(wù)采 集 相關(guān) 數(shù)據(jù) ， 監(jiān)測任務(wù)通過分布式數(shù)據(jù)庫的查詢語言下達(dá)給目標(biāo)區(qū)的節(jié)點(diǎn)。 (4)、 基于 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 的自定位和目標(biāo)定位技術(shù) 定位跟蹤技術(shù)包括節(jié)點(diǎn)自定位 以及 網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)定位跟蹤 ， 目標(biāo)定位跟蹤通過網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的配合完成對網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中特定目標(biāo)的定位 與 跟蹤， 大多是 建立在節(jié)點(diǎn)自定位的基礎(chǔ)上。 定位跟蹤 技術(shù)是 一種 室外 通常 采用的自定位手段，但 因?yàn)?一方 面 其 成本較高，另一方面在有遮擋的地區(qū)會失效 ，所以 傳感器網(wǎng)絡(luò)更多 是 采用混合定位方法 ，通過 手動部署少量的錨節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn) 再 根據(jù)拓?fù)浜途嚯x 的 關(guān)系進(jìn)行間接位置估計(jì)。傳感器節(jié)點(diǎn)通過自組織 的 方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，將采集到的數(shù)據(jù)沿著 其它的 節(jié)點(diǎn) 逐步 進(jìn)行傳輸 ，最終 傳輸?shù)斤@示模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示。線發(fā)送模塊由無線模塊 NRF24L0溫濕度傳感器模塊DHT1光照傳感器模塊 BH1750FVIFVI 以及單片機(jī) STC89C52 組成 ；無線接收模塊由無線模塊 NRF24L0液晶顯示模塊 LCD1602 和單片機(jī) STC89C52 組成。用 STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對蔬菜大棚環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)處理 ；采用無線收發(fā)芯片 NRF24L01 來實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)功能 ，從而完成對蔬菜大棚環(huán)境參數(shù)的控制。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)大體包含 5 個(gè)內(nèi)容 ，首先 是濕度傳感器 DHT11 與 光照強(qiáng)度傳感器TSL2561 的節(jié)點(diǎn)控制 ，將檢測到的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī) ，單片機(jī)對其進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理和 PID 控制算法 ，利用鍵盤的控制將要輸出的內(nèi)容通過液晶顯示屏顯示出來 ，最后由 串行口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制中心，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)田環(huán)境的監(jiān)控。 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) STC89C52高性能 8位單片機(jī) （ 1）、 STC89C52基本介紹 STC89C52 是 采用 ATMEL 高密度非易失存儲器技術(shù)制造的，它與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51 輸出管腳和指令集相兼容。 但 是 做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī) 所 不具備的功能。 STC89C52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 RXD 和 TXD分別是此放大器的輸入端和輸出端 。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。 圖 STC89C52引腳排列圖 （ 2）、 STC89C52功能 特性 8K 字節(jié)程序存儲空間 512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間 32位 I/O 口線 4 KB EEPROM 3個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 4個(gè)外部中斷 個(gè) 七 向量 四 級中斷結(jié)構(gòu) ，能夠 兼容傳統(tǒng) 51的 五 向量 二 級中斷結(jié)構(gòu) （ 3）、 STC89C52主要參數(shù) 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期與 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期 兩種 可 供 任意選擇，指令代碼 能夠 完全兼容傳統(tǒng) 的 8051 范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作 頻率可達(dá) 48MHz ： ～ （ 3V 單片機(jī)） 或者 ～ （ 5V 單片機(jī) ） 8K 字 節(jié) 的 用戶應(yīng)用程序空間 5. 片上集成 有 512 字節(jié) 的 RAM 6. 有 32 個(gè) 通用 I/O 口，復(fù)位 之 后為 P0/P1/P2/P3 ； P0 口是漏極開路輸出， 當(dāng)它作為總線擴(kuò)展 使 用時(shí)，不用加上拉電阻 ；當(dāng)它 作為 I/O 口 使 用時(shí)， 則 需 要 加上拉電阻 7. ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用 仿真器 ，無需專用 編程器 ， 能夠 通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序 8. 具 備 EEPROM 功能 9. 有 3 個(gè) 16 位 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ， 即 定時(shí)器 T0、 T T2 10. 通用異步 串行口 （ UART）， 還可 以 用定時(shí)器 軟件 實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART 4 路，下降沿中斷 或者 低電平觸發(fā)電路 ， Power Down 模式可由外部中斷低電平觸發(fā) 中斷方式 喚醒 ： 40～ +85℃ （工業(yè)級） / 0～ 75℃ （商業(yè)級） 13. PDIP 封裝 NRF24L01 無線模塊設(shè)計(jì) （ 1）、 NRF24L01 基本介紹 NRF24L01 是一款新型的單片射頻收發(fā)器件，它工作于 GHz～ GHz ISM 頻段 ；其內(nèi)置功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器、頻率合成器等功能模塊，并且融合了增強(qiáng) ShockBurst 技術(shù)，其中輸出功率與通信頻道能夠通過程序進(jìn)行配置。 接收時(shí)，工作電流只有 mA ， 多種低功率工作模式（掉電模式和空閑模式）使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。 TX_PLD 必須在 CSN 為低 電平 時(shí) 才能 連續(xù)寫入，而 TX_ADDR 在發(fā)射時(shí)只要 寫入一次 就可以了。如果 能夠接 收到應(yīng)答， 那么就 認(rèn)為此次通信 是 成功 的 ， TX_DS 置 為 高 電平。 若重發(fā) 的 次數(shù) (ARC)已經(jīng) 達(dá)到 了 上限， 則 MAX_RT 置 為 高 電平 ，保留 TX FIFO 中 的 數(shù)據(jù)以便再次重發(fā) ； MAX_RT 或 TX_DS 置 為 高 電平 ，使 得IRQ 變 為 低 電平 ， 從而 產(chǎn)生中斷， 傳達(dá)給 MCU。 如果 有數(shù)據(jù) 在 發(fā)送堆棧中 并 且 CE 為高 電平 ，那么就 進(jìn)入 到 下一次發(fā)射 。 NRF24L01 無線模塊電路圖 如圖 所示： 圖 NRF24L01無線模塊 當(dāng) NRF23L01進(jìn)行 接收數(shù)據(jù)時(shí) ,首先 應(yīng)該 將 NRF24L01配置 設(shè)定成 接收模式， 然后延遲 130 μs進(jìn)入 到 接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。 如果 此時(shí)自動應(yīng)答開啟， 那么接收方 就 同時(shí)進(jìn)入發(fā)射狀態(tài)回傳應(yīng)答信號。 NRF24L01具有無線發(fā)射和接收的功能，下面將統(tǒng)一介紹它的工作模式以及配置字。 但是對于單個(gè)字節(jié)而言，首先要傳送高位接著再傳送低位。 相應(yīng)的數(shù)據(jù)以及狀態(tài)信息是從 MISO 輸出傳送給 MCU的。 傳感器是與一個(gè)高性能八位單片機(jī)相連接的，它包含一個(gè) 電阻式感濕元件和一個(gè) NTC 測溫元件。 每個(gè) DHT11 傳感器都是在非常精確的濕度校驗(yàn)室里進(jìn)行校準(zhǔn)的。單線制串行接口，使得系統(tǒng)的集成變得簡易且快捷。產(chǎn)品采用的是 4 針單排引腳封裝形式，這種封裝形式連接方便，對于特殊的封裝形式可 以根據(jù)用戶的需求來提供。液晶或者鍵盤背景燈的亮度可以根據(jù)該集成電路收集的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。例如：當(dāng)光學(xué)窗口的傳輸速率達(dá)到 50% 時(shí)（若此時(shí)設(shè)置光學(xué)窗口，則測量出的結(jié)果能夠變成 倍），將 傳感器的靈敏度從默認(rèn)狀態(tài)改變成 2 倍，此時(shí)便可以忽略光學(xué)窗口的影響了。比如電源提供的最大電壓或者在工作狀態(tài)下的溫度范圍，即工作溫度。 2. 錯(cuò)誤安裝與端口短路 ：如果想要實(shí)現(xiàn)在預(yù)制 PCB 電路板上和因特網(wǎng)連接共享的目的，則 需要注意的是因特網(wǎng)連接的方向性以及可撤銷性。另外，因?yàn)槎丝谥g的外界干擾、端口與電源或者接地端口所導(dǎo)致的短路，因特網(wǎng)共享連接也有可能會導(dǎo)致崩潰現(xiàn)象。 4. 檢驗(yàn)印制電路板：在裝配的過程中應(yīng)加上接地系統(tǒng)是為了防止產(chǎn)生靜電，此外還需要注意 PCB 設(shè)備的運(yùn)輸與存放。 5. 輸入端： 對于 I