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具有丰富的片上存储资源,在5MHz的工作频率下,MSP430的功耗大约为15mW,而且该微控制器还有多种省电模式可供选择。除了丰富的片上存储资源和多种省电模式以外,MSP430还具有多个AD接口和IO数据线,很容易用软件编程,这些接口还可以用作与传感单元的接口。22无线传输单元无线收发单元选用Chipco
公司的CC1100射频芯片。该芯片体积小,功耗低,数据速率支持12~500kbps的可编程控制,可以工作在915MHz、868MHz、433MHz、315MHz四个波段,在所有频段提供30~10dBm输出功率。本文中CC1100工作在433MHz的频率上,采用FSK调制方式,数据速率为100kbps,信道间隔为200kHz。23传感采集单元节点的数据采集单元可以根据实际需要和被监测物理信号特征选择合适的传感器,如光照、压力、振动、温度、湿度、土壤盐碱度等。本系统中采用的微控制器MSP430F1611有多个IO接口和AD接口,传感采集单元可以通过控制器的AD接口、I2C接口、SPI接口和UART接口来扩展。24电源供应单元本文采用两节7号碱性电池为整个节点供电。为了能够及时获取节点电池的电量状况,并根据电池的剩余电量状况和放电特性来调整节点的通信状态,本文利用MSP430F1611芯片内部集成的ADC模块测量电源正极电平值,并通过将所测电平值与参考电平进行比较,得到转换数据NADC,最后电源的电压Vi
可以由下式得出:NADCVi
VR×4095VRVR式中:VR为参考电压正极,VR为参考电压负极,Vi
为ADC转换得到的电压值,NADC为单片机转换寄存器值。25时间控制单元时间控制单元用于设置、记录数据采集的时间,以便后台用户能够依靠采集时间对数据进行处理。本文选用Maxim公司的串行实时时钟芯片DS1337作为时间控制单元。DS1337可以工作在18~55V,并且具有很低的功耗,在休眠模式下仅需要15A。3软件设计传感器节点上的软件主要利用汇编和C语言开发,主要完成的功能是接收传感单元的数据,并将数据发送到传感器节点组的网关上,而无线传输是传感器节点中设计的难点。
fMCU通过SPI方式对CC1100内部寄存器设置实现功能设置和测试。CC1100内部寄存器地址范围为0X00~0X3F,其中0X00~0X2E为配置寄存器,可通过SmartRFStudio软件配置寄存器,得到最优寄存器设定和评测性能及功能。SPI接口上的每个操作都包含一个读写位,一个突发访问位和一个地址的头字节。CS
低电平有效,头字节转换之前,MCU等待,直到电压调制器达到稳定,即SO变低电平,除非CC1100处于睡眠状态或XOFF状态,SO在CS
变低后也变低。配置寄存器用来设定CC1100的工作状态,如通信带宽等。CCr
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