内容发布更新时间 : 2024/12/27 11:23:54星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

无线传感器网络的数据采集系统设计

摘 要：本设计介绍了由多种传感器节点组成的无线传感器网络来采集数据，每个节点以CC2530芯片为主要结构，不同的传感器节点以组成网络的方式连接在一起，传感器将采集的信息存储到CC2530芯片的闪存中，由CC2530芯片通过无线射频装置进行数据传输，逐级传输给汇聚节点。通过本设计，可以实现对环境中烟雾浓度、光线亮度以及土壤湿度等数据的实时监测。

关键词：传感器；节点；无线传感器网络；CC2530； 一、系统总体结构

在本设计中，无线传感器网络的实现是在采用IEEE 802.15.4协议基础上形成的Zigbee无线短距离传输协议，通过两个终端节点和一个路由节点组成一个网络。?@些设备分别搭载着功能各异的传感器，分别是烟雾、光敏以及土壤湿度传感器。这些传感器所处的终端节点会收集它们所能感知的数据，并且可以通过LCD液晶显示器显示出来。在本设计中由于终端个数有限，暂时展示三个节点上的信息。在传感器的选择上，此次系统将选择土壤湿度传感器，烟雾传感器和光敏传感器来使用。主要为室内农作物的培育提供一定的科学依据，土壤湿度传感器检测农作物生存的土壤环境，烟

雾传感器检测农作物生长的气体环境，光敏传感器检测农作物生长的光强环境，以保证农作物可以正常养成。 二、硬件设计 （一）CC2530芯片

CC2530芯片可以使用廉价的制作材料来创立一个功能十分优越的网络设备。在此次系统设计中使用256K版本的CC2530芯片，原因有：低功耗，可以切换主动、供电模式和电压限制；微控制器，具有非常优良的性能，可以完好无损的保存数据、预取代码、调试硬件；RF/布局，具有极强的抗干扰能力，接收数据非常准确而且灵敏，灵敏度非常高；支持多种外设。

（二）MQ-2烟雾传感器

MQ-2烟雾传感器所使用的气敏材料是在我们平常清洁空气时电导率相对来说很低的二氧化锡。选择MQ-2的原因有很多，其一是因为它对诸如氢气、甲烷、液化气之类的可燃性气体的检测效果都比较好，适用范围广且灵敏度较高；其二是因为在特定的工作环境中（比如二百到三百的高温）下能检测到烟雾的存在；其三是因为它设计比较简单，制作方便，在成本方面的控制比较好。 （三）光敏传感器

光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器。它能感应到多种可见的和不可见的光信号，在适用

场合，灵敏度和造价方面效果都比较好。本设计中光敏传感器与CC2530芯片连接在一起，作为一个终端传感器节点，实时监测光的强度信息，并将这些信息发送给上一级节点协调器。

（四）土壤湿度传感器

土壤湿度传感器是利用对湿度敏感元器件将湿度信号转化为电信号的传感器。特点是在元器件的主要探测部位用一层对湿度敏感的材料所作成的一种膜状物进行全部涂抹。这样当土壤湿度传感器在监测地工作时，其探测部位的电阻或电容就会随着空气或土壤中的水汽碰到感湿膜而发生变化，通过一定的转化变成数据被采集到。 三、 软件设计 （一）系统软件设计

本次系统的无线传感器网络构成中有一个协调器设备、一个路由设备和两个终端设备。终端设备只能给协调器发送信息，它们之间不能相互发送信息。协调器在终端设备申请加入系统时给它生成准确代表它身份的标识，以便能准确高效地管理这个终端设备的工作。路由设备既可以收集信息，又能够实现终端设备信息的相互传输。当终端设备在协调器辐射不到的范围外，终端设备先把信息传输给路由设备，然后路由设备再把信息传输给协调器。终端设备与路由设备成功进入系统后，协调器设备会不停地获得由收集设备采集的