基于ZigBee协议的环境监测无线传感器网络测量节点的设计

随着现在高科技的进步,人们的生活水平有了很大的提高,对环境的要求也越来越高,环境问题开始得到社会的重视。目前,环境监测发展的一个重要方向是开发适合中国国情、价格低廉的远程监测系统,而环境监测系统中极为重要的一部分就是如何获得环境参数,只有获得环境参数才能进行后面的分析、决策工作。无线传感器网络能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并传达给用户,具有可快速部署、无人值守、功耗低、成本低等优点,十分适合应用于环境监测系统。 本文基于ZigBee协议设计了用于环境监测的无线传感器网络节点,该节点采用超低功耗的MSP430单片机和CC2420 2.4G射频芯片,并移植了完全符合ZigBee 2006标准的协议栈,在协议栈上运行自己的监测程序,能够实时地采集周围环境的温度,湿度和大气压力,并自动校正,将测量的数据通过无线传感器网络传输给下一个节点。该节点体积小,功耗低,并且具有兼容性,能够和不同硬件平台混合组网,实现应用层的完全一致,不但方便了程序开发,而且能使灵活组网,实现ZigBee网络的最大优化。 本文主要对环境监测无线传感器网络的节点的软硬件设计进行了介绍,硬件方面重点介绍了数据采集模块,数据处理模块的接口设计,无线通讯模块的板上天线设计、巴伦电路和高频电路设计要点。软件方面重点介绍了测量程序的设计,CC2420无线通讯程序的设计,板上移植的Z-Stack结构,以及针对环境监测的应用所进行的开发。最后对节点进行了组网实验,将设计节点和CC2430节点放在一起组网,通过Packet Sniffer工具对通讯信息进行监控和解析。实验证明了混合组网的完全可行性,并且通讯良好,信号稳定。