4GHz無線傳感器網(wǎng)絡(luò)SoC芯片上混頻器的設(shè)計

綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)引起了人們的極大關(guān)注。它在國防軍事、環(huán)境科學(xué)以及智能家居等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,由于其通常運(yùn)行在人不能或不便接近的環(huán)境,能源無法替代,因此,設(shè)計合理的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題。文中提出了以射頻芯片cc2430為核心,配合微處理器的zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計方案,論述了系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理,對系統(tǒng)硬件電路和軟件設(shè)計作了說明。

無線收發(fā)機(jī)是傳感器網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生最大功耗的節(jié)點(diǎn),而功率消耗在很大程度上限制了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模應(yīng)用。為在收發(fā)機(jī)之間達(dá)到良好的功耗分配,在對網(wǎng)絡(luò)級功耗進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,分析了影響無線收發(fā)機(jī)能效的關(guān)鍵因素。然后結(jié)合基于ieee802.15.4協(xié)議及實現(xiàn)低功耗的設(shè)計需求,提出了接收機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu),為以后進(jìn)行電路設(shè)計提供重要的參考價值。

提出了一種采用at86rf212芯片的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計方案。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能工作在780mhz頻段,與ieee802.15.4c標(biāo)準(zhǔn)兼容。首先簡要敘述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu),然后介紹了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)各部分硬件設(shè)計,最后提出一套測試指標(biāo)用以分析網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的功耗與可靠性。通過實測數(shù)據(jù)表明設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具備低功耗、高可靠性。

隨著傳感器技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事和商業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)具有感知和路由的功能,是構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本單元。針對傳感器節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn),基于雙核架構(gòu)omapl138為核心設(shè)計了一種低功耗高性能無線傳感器節(jié)點(diǎn)。在介紹omapl138的基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計及實現(xiàn)過程,包括硬件體系結(jié)構(gòu)和軟件開發(fā)流程,提出一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計方案。該方案可廣泛應(yīng)用于其他區(qū)域的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

如果說互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成了邏輯上的信息世界,改變了人與人之間的溝通交流方式,那么,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)則是將邏輯上的信息世界與客觀上的物理世界融合在一起,改變?nèi)祟惻c自然界的交互方式。如今,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)如同其他高新技術(shù)一樣,在經(jīng)歷了十幾年的發(fā)展之后,正逐步走出象牙塔,邁向更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。

溝通是最耗能的事件在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wsn)。顯著降低能耗將傳輸功率控制(臺電)技術(shù)動態(tài)調(diào)整傳輸功率,給出了2類的技術(shù):基于位置和時間的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的算法基礎(chǔ)。

針對傳統(tǒng)電梯跟蹤系統(tǒng)成本較高、移動性差和安裝維護(hù)困難等問題,提出了一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)(wsn)的新電梯跟蹤系統(tǒng)。該系統(tǒng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置telsob傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)射的能量值,利用micaz傳感器節(jié)點(diǎn)和telsob轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)判斷電梯操作行為,并通過tel-sob匯聚節(jié)點(diǎn)跟有線網(wǎng)絡(luò)連接和采用c++設(shè)計的上位機(jī)軟件遠(yuǎn)程顯示電梯運(yùn)行狀況。研究結(jié)果表明,該系統(tǒng)簡單、可擴(kuò)展性強(qiáng)、成本低,具有可視化上位機(jī)顯示界面。

采用smic0.18μm1p6mrfcmos工藝設(shè)計了一個4.8ghzlc壓控振蕩器,該壓控振蕩器應(yīng)用于無線傳感soc芯片射頻前端頻率綜合器中。電路核心采用帶電阻反饋的差分負(fù)阻結(jié)構(gòu),因此具有良好的相位噪聲性能;2bit的開關(guān)電容陣列進(jìn)一步提高了電路的調(diào)諧范圍;共源級輸出緩沖提供了較好的反向隔離度。所設(shè)計的芯片版圖面積為600μm×475μm。在電源電壓為1.8v時,后仿真結(jié)果表明,電路調(diào)諧范圍最高可達(dá)40%,有效地補(bǔ)償了工藝角偏差;在4.95ghz處,后仿真測得的相位噪聲為-125.3dbc/hz@3mhz,優(yōu)于系統(tǒng)要求5.3db;核心電路工作電流約5.2ma。

對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集到的田間信息進(jìn)行有效的接收、處理是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分,該文針對農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的特點(diǎn),對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的構(gòu)建進(jìn)行了研究,設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于非阻塞式sockets套接口的數(shù)據(jù)通信服務(wù)器。該服務(wù)器綜合利用靜態(tài)線程池與i/o復(fù)用技術(shù),采用循環(huán)隊列作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū),較好地解決了農(nóng)田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對tcp多連接長時間通信,大量田間實時監(jiān)測數(shù)據(jù)并發(fā)接收、處理性能要求高的問題;采用面向?qū)ο笤O(shè)計方法,抽象出類的層次結(jié)構(gòu),提高了程序代碼的復(fù)用性。

【目的】針對現(xiàn)有農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)關(guān)設(shè)備開發(fā)成本高、系統(tǒng)功耗大、操作復(fù)雜等不足,設(shè)計開發(fā)一種用于農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)?！痉椒ā烤W(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)以低功耗芯片cc2530為核心處理單元,通過外圍狀態(tài)指示電路、電源管理模塊等,完成zigbee網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)和監(jiān)測節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收集及處理功能;同時通過串口方式連接sim900a模塊,采用gprs方式將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至中心服務(wù)器。最后在農(nóng)田進(jìn)行了監(jiān)測數(shù)據(jù)誤包率與信號接收強(qiáng)度測試,并通過實地部署試驗驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性?！窘Y(jié)果】所設(shè)計的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)能實現(xiàn)4種農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集,節(jié)點(diǎn)間距小于120m時數(shù)據(jù)傳輸誤包率低于1%,監(jiān)測數(shù)據(jù)在30d農(nóng)田試驗期內(nèi)連續(xù)變化,可長時間上傳至服務(wù)器,且穩(wěn)定性、可靠性良好。【結(jié)論】所設(shè)計開發(fā)的基于cc2530的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)具有丟包率低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn),能夠滿足多種農(nóng)田環(huán)境因子的監(jiān)測需求,具有良好的應(yīng)用前景。

針對無線接收器功耗影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期的問題,在ook超再生接收器的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)超低功耗無線接收器——bfsk超再生接收器;介紹了該接收器的體系結(jié)構(gòu),給出了該接收器的電路設(shè)計。該接收器在保留ook超再生接收器超低功耗的基礎(chǔ)上,采用f1和f2兩種頻道來確定輸出是"0"還是"1",使得傳輸速率得到了較大提高。實驗結(jié)果表明,當(dāng)傳輸速率為250kbit/s時,2.4ghz接收器靈敏度為-86db.m,功耗僅為215μw。

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的貨運(yùn)列車軸溫探測系統(tǒng)的設(shè)計 作者:張矢邵汝峰張彪徐曉輝來源:現(xiàn)代電子技術(shù)錄入:隨風(fēng) designofaxle-temperaturedetectsystembasedonwirelesssensornetwork 摘要隨著鐵路高速重載戰(zhàn)略的實施,準(zhǔn)確地檢測列車軸溫關(guān)系到鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?針對貨運(yùn) 列車的特點(diǎn),分析了傳統(tǒng)軸溫檢測方式存在的各種缺陷,提出了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的貨運(yùn) 列車軸溫探測系統(tǒng)的設(shè)計方法.該系統(tǒng)采用msp430單片機(jī)和nrf905無線通信模塊,安裝于貨 車車廂底部,可通過自組織的方式形成網(wǎng)絡(luò),具有可靠性高、節(jié)點(diǎn)成本低、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性好、生 存周期長等優(yōu)點(diǎn). 關(guān)鍵詞：軸溫檢測,無線傳感器網(wǎng)絡(luò),貨運(yùn)列車,節(jié)點(diǎn) 鐵路列車在高速運(yùn)行過程中，車輛走行部分各軸承的溫度會不斷升高，當(dāng)

介紹了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wsn)的智能溫度測量系統(tǒng)。系統(tǒng)通過數(shù)字多點(diǎn)溫度計來獲取溫度信號,并通過wifi傳遞到risc微處理器arm中。數(shù)據(jù)存儲在一個由微處理器控制的,基于iis總線標(biāo)準(zhǔn)的sd卡。完成數(shù)據(jù)采集的軟件設(shè)計,linux操作系統(tǒng)在arm硬件平臺的移植以及基于linux操作系統(tǒng)和sd卡協(xié)議的sd卡和sdwi-fi設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)。最終實現(xiàn)人機(jī)交互的功能。

介紹了一種基于cc1010芯片的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計,分析了傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)和cc1010芯片的功能及應(yīng)用,探討了基于cc1010芯片的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)機(jī)硬件工作原理,據(jù)此給出節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計,并利用c51rf-2型仿真器完成對節(jié)點(diǎn)編程。經(jīng)過測試,基于cc1010芯片的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有無線通信、傳感、信息處理等功能,并且具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

針對小范圍內(nèi)周期性數(shù)據(jù)的采集特點(diǎn),采用改進(jìn)的免沖突周期調(diào)度算法,實現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)對信道的時分復(fù)用,避免了因監(jiān)聽和對信道的競爭而消耗更多的能量.討論了算法對網(wǎng)絡(luò)容量和同步周期的限制,給出了確定累積誤差和同步消息發(fā)布周期的方法.無線收發(fā)模塊采用硬件支持ieee802.15.4協(xié)議的cc2430芯片,設(shè)計了滿足該協(xié)議中mac層的各類幀結(jié)構(gòu),以及傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)的通信程序.

針對核電站運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜,人員難以靠近等特點(diǎn),提出基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核電裝備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng),采用lm3s1138和cc2420作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要硬件。核電設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)對實時性要求特別高,為此采用分層路由協(xié)議teen,并為每個節(jié)點(diǎn)設(shè)置一個計數(shù)器。通過matlab虛擬仿真平臺和現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集表明,此系統(tǒng)能夠?qū)π盘枌崿F(xiàn)有效的采集。

面向應(yīng)急監(jiān)控應(yīng)用的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信面臨著由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)性和時變性,以及應(yīng)急災(zāi)難事件突發(fā)區(qū)域數(shù)據(jù)量劇增而造成的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸沖突嚴(yán)重等問題。針對這些問題,提出一種融合物理層功率控制、mac層的鏈路調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)層路由的跨層通信設(shè)計思路,分別給出了集中式和分布式算法,以實現(xiàn)面向應(yīng)急場景的實時、健壯且低干擾的數(shù)據(jù)通信。采用ns2進(jìn)行模擬,實驗結(jié)果表明提出的算法在應(yīng)急監(jiān)控應(yīng)用中,隨著設(shè)定災(zāi)難模型蔓延和擴(kuò)大以及數(shù)據(jù)源增加的情況下,都具有良好的數(shù)據(jù)投遞率、實時性和能量效率;提出的機(jī)制適用于各類型災(zāi)難應(yīng)急場景,與同類研究相比具有其優(yōu)越性。

該文基于zigbee技術(shù),并結(jié)合gps定位技術(shù)設(shè)計了一種面向飲用水安全的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測設(shè)備,對影響飲用水安全的ph值、重金屬離子等水環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測。監(jiān)測設(shè)備由電源管理模塊、通訊模塊、外部存儲模塊、信號采集模塊以及控制器模塊組成。實驗表明該設(shè)備對飲用水環(huán)境的實時監(jiān)測性能良好。

針對大田應(yīng)用中傳感器多樣、低功耗、低成本、通信可靠等要求,設(shè)計了一款無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)以msp430f1611單片機(jī)為核心,si4432作為無線通信模塊,采用太陽能板和可充電式鋰電池互補(bǔ)供電的方式提供電源。同時,選用了擾動觀察法作為太陽能最大功率跟蹤算法(mppt算法),采用了周期性采樣策略,并對相鄰節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行組合的數(shù)據(jù)融合方法。本文測試并分析了節(jié)點(diǎn)的功耗、通信距離與丟包率之間的關(guān)系及太陽能充電時間等。結(jié)果表明,該設(shè)計具有通用性強(qiáng)、功耗低、充電快、通信可靠等特點(diǎn),能夠滿足農(nóng)業(yè)大田信息采集的應(yīng)用要求。

近年來,因雷擊引起的電網(wǎng)故障發(fā)生率較高,各類防雷裝置受成本和保護(hù)范圍的限制,不可能在線路全線使用。研究了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)雷擊實時監(jiān)測與分析系統(tǒng),根據(jù)線路的具體情況布置無線傳感器節(jié)點(diǎn),實時采集前端避雷器狀態(tài)數(shù)據(jù)、雷擊時的各種實時雷電參數(shù),通過傳感器網(wǎng)絡(luò)多跳傳送至主控監(jiān)測中心,使后方人員能實時了解電網(wǎng)防雷設(shè)備的運(yùn)行狀況,及時分析雷擊的形式和故障地點(diǎn),為準(zhǔn)確判斷輸電線路雷害成因提供證據(jù)。

針對茶園中所存在的無線通信障礙問題,該文設(shè)計了一款適合茶園信息采集的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)以atmega128為核心,nrf905射頻芯片及其外圍電路作為無線通信模塊,sht11空氣溫濕度傳感器和tdr-3土壤含水量傳感器及其外圍電路作為傳感器模塊,并以該節(jié)點(diǎn)為硬件平臺編寫了通信協(xié)議、應(yīng)用程序和后臺管理軟件。分析、測試了節(jié)點(diǎn)的功耗和通信距離,在空曠地帶,節(jié)點(diǎn)的有效通信距離達(dá)到150m,與micaz節(jié)點(diǎn)對比室內(nèi)外通信距離分別提高了200%和150%。在廣東省英德茶園基地進(jìn)行了組網(wǎng)試驗測試,結(jié)果表明:網(wǎng)絡(luò)平均丟包率為0.84%,傳感器感知精度達(dá)到98.2%,能夠滿足茶園信息采集的應(yīng)用要求。

http://www.***.*** -1- 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能建筑安防系統(tǒng)研究１ 鄧瑩，張麗，劉有源 武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院，湖北武漢(430063) e-mail：nomad_dg@126.com 摘要：傳統(tǒng)的基于電話線或總線式的智能建筑安全防范系統(tǒng)存在通信堵塞或布線困難等問 題。本文將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)引入智能建筑安全防范系統(tǒng)，提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能 建筑安全防范系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和具體實現(xiàn)方法。系統(tǒng)充分發(fā)揮無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方便、靈 活等特點(diǎn)，利用大量分散布置的無線傳感器收集各類信息并通過匯聚結(jié)點(diǎn)(基站)傳送給中心 計算機(jī)進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果作出相應(yīng)的反應(yīng)、處理。本文詳細(xì)探討了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)成、 信息的收集和處理。 關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，智能建筑，安全防范系統(tǒng) 1.引言 智能建筑（intelligentbuilding）是信息時代