無線傳感器網絡是由許多無線傳感器節點協同組織起來的，這些節點具有無線通訊、數據采集和協同合作能力，可以應用于布線和電源供給困難或人員不能到達的區域以及一些臨時場合等。無線傳感器網絡節點可以隨機或特定地布置在目標環境中，它們之間的通訊通過特定的協議自組織起來，能夠獲取周圍環境的信息，并且相互協同完成特定任務。本文基于nRF905設計了一款無線溫度傳感器網絡，通過無線網絡將普通辦公樓室內的溫度采集傳感器節點連接起來，實時采集房間內的溫度信息，并傳送到遠程控制中心進行監測。

　　無線傳感器網絡概述

　　無線傳感器網絡系統通常包括傳感器節點、匯聚節點和管理節點。傳感器節點用多跳中繼的方式將數據傳送到匯聚節點，然后再經過各種通信網絡途徑傳送到用戶交互的管理節點；管理節點對整個傳感器網絡進行配置和對管理項進行管理，及時地收集信息數據并發布監測任務。

　　無線傳感器網絡技術具有如下特點：

　　① 基于應用的網絡。無線傳感器網絡是對每一個應用進行相關的設計的，通過感知識別客觀世界的物理量，它可以獲取外部信息。

　　② 與物理世界交互。外部環境變化對無線傳感網絡系統的影響較大，因此，傳感器節點必須適時地調整自身工作狀態，以適應環境的變化。

　　③ 自組織網絡。為了能夠快速自動地配置調節、監測與管理網絡，節點需具有自組織能力，這是因為網絡的外部環境不穩定，網絡自身也有很多不可預測的地方。

　　④ 以數據為中心。無線傳感器網絡以數據為中心，快速有效地融合各節點信息，直接將其傳送給用戶。

　　⑤ 網絡的協作性。無線傳感器網絡要求用大量節點進行分布式協同的信號和信息處理，這是因為單個節點計算能力有限。

　　⑥ 節點能力有限。無線傳感器網絡設計時，會面臨電池能量、計算能力以及存儲能力有限的情況。

　　無線傳感器網絡具有許多其他網絡所沒有的優點，其應用領域已經深入到人類社會的許多場合，例如在環境、反恐、家庭、軍事、醫療、救災以及其他商業、工業領域。

　　溫度傳感器網絡的結構組成

　　根據系統要求，溫度傳感器網絡包括遠程控制中心和智能節點。遠程控制中心用于發起數據采集命令，智能節點用以實現信息的采集、數據處理以及傳輸功能，其結構組成如圖1所示，主要由控制模塊、無線收發模塊、通訊模塊、溫度采集模塊、存儲模塊、電量檢測模塊、按鍵模塊、液晶顯示模塊以及GSM模塊等組成。依據實際應用背景，在所設計的溫度傳感器網絡中，普通節點首先通過無線射頻將所測溫度數據傳輸給匯聚節點，然后匯聚節點通過GSM模塊將數據傳給遠程控制中心。

　　圖1 溫度傳感器網絡結構組成圖

　　溫度傳感器網絡硬件設計

　　控制模塊設計

　　控制模塊的功能包括：①測量并處理傳感器模塊數據；②讀取并處理無線收發模塊接收的數據，進行數據融合，配置系統參數；③通信協議處理，完成無線傳感器網絡通信中的MAC和路由協議處理。因此，綜合考慮控制模塊的處理速度、存儲空間、外圍接口、功能和功耗等因素，本設計選取μPD78F0485微控制器作為控制模塊的核心器件。

　　μPD78F0485微控制器具有如下特點：①工作電壓低、范圍寬、功耗低：電壓為1.8V~5.5V；在STOP模式下工作電流1μA，使用副時鐘（32.768kHz）全速工作時電流僅200μA。②方便的開發方式，存儲容量大：支持在線編譯，具有片上調試功能；內部存儲器為60KB，高速RAM為1KB，擴展ROM為1KB，存儲空間為64K。③管腳驅動能力強：驅動電流可達10mA，可直接連接到電流低于10mA的芯片的電源引腳上，為這些芯片提供電源。④具有8通道10位AD轉換器；內置看門狗定時器。⑤具有按鍵中斷功能，方便系統實時響應用戶操作。⑥具有LCD控制器/驅動器，可直接驅動液晶顯示器。⑦具有1個16位的定時器/事件計數器，3個8位的定時器/事件計數器，3個8位的定時器，1個實時計數器，定時器可用作實現整個網絡的組網定位過程中的延時，實時計數器主要用作實現系統的時鐘同步功能。⑧兩通道串行接口等片內資源，可以直接連接GSM模塊和USB通訊模塊。⑨共有62個I/O口，多數接口具有內部上拉電阻，對于必須使用上拉電阻的電路，可使用內部上拉電阻，以節省電路板空間。⑩內置蜂鳴器輸出控制器，可實現低電壓報警、溫度報警等功能。