2.2 微控制器ATmega128單片機

　　處理器模塊是無線傳感器網絡節(jié)點的計算核心。本文采用的ATmega128L單片機外形小，集成度高，功耗低，支持睡眠模式，運行速度快，內部有一個10位的逐次逼近型ADC，有足夠的外部通用I/O端口和通信接口，成本低且有安全性保證。

　　2.3 CC1000無線收發(fā)模塊

　　無線收發(fā)模塊完成節(jié)點數(shù)據的發(fā)送和接收及轉發(fā)功能，這里采用Chipcon公司的單片無線收發(fā)通信芯片CC1000，其具有低電壓(2.3～3.6V)、低功耗、高靈敏度、小尺寸、接收信號強度指示(RSSI)、可編程輸出功率(-20～1OdBm)等特點。其FSK數(shù)傳速度可達72.8kbps,具有250Hz步長可編程頻率能力，適用于跳頻協(xié)議。CC1000與單片機的通信通過三線串行接口(PDATA、PCLK和PALE)進行。圖4是CC1000在系統(tǒng)中應用的電路原理圖，外圍元器件的參數(shù)是在發(fā)射頻率為915MHz的條件下配置的。

　　2.4其他重要模塊

　　除檢測瓦斯?jié)舛韧猓?a class="contentlabel" href="http://m.ptau.cn/news/listbylabel/label/節(jié)點">節(jié)點系統(tǒng)設計了溫濕度傳感器模塊，不僅可以進行溫濕度檢測，還可以根據溫濕度數(shù)據對瓦斯傳感器校零。Sensirion公司高度集成的溫濕度傳感器芯片SHT11，采用串行時鐘輸入線SCK來與單片機保持通訊同步，串行數(shù)據線DATA收發(fā)通信協(xié)議命令和數(shù)據，能夠直接提供溫度在－40～120℃范圍內、濕度在0～100％RH范圍內的數(shù)字輸出。

　　粉塵傳感模塊采用SHINYEI KAISHA公司的PPD4NS粉塵傳感器，感知微米以上的粉塵，以檢測單位體積內粉塵粒子的絕對個數(shù)。

　　報警節(jié)點的數(shù)據顯示通過中文液晶顯示器模塊實現(xiàn)。

　　3 瓦斯傳感器網絡節(jié)點系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)

　　3.1 軟件系統(tǒng)的總體設計

　　軟件系統(tǒng)的主要功能包括傳感器數(shù)據采集與處理、無線收發(fā)、液晶顯示和節(jié)點定位等,采用模塊化設計。傳感器數(shù)據采集與處理模塊主要設置瓦斯信號的采集參數(shù)并控制采集、讀取溫濕度傳感器的數(shù)據輸出并計算露點；無線收發(fā)模塊通過設置寄存器控制對命令或數(shù)據的接收和發(fā)送；液晶顯示模塊實現(xiàn)對瓦斯?jié)舛?、溫濕度等?shù)據的本地實時顯示；節(jié)點定位模塊對節(jié)點進行實時定位。

　　節(jié)點系統(tǒng)要支持傳感器網絡，需要考慮網絡層的支持，方便系統(tǒng)擴展，因此系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)是在嵌入式操作系統(tǒng)上進行的，與基于硬件的C語言直接編程相比，這種方式對功能擴展、功耗控制、網絡協(xié)議優(yōu)化等有很大幫助。嵌入式操作系統(tǒng)選用了加州大學伯克利分校的基于事件驅動的TinyOS操作系統(tǒng)。軟件開發(fā)過程是：首先用C語言設計程序，然后在處理器上移植TinyOS操作系統(tǒng)，利用其編程語言(nesC)在TinyOS下編譯。

　　3.2 軟件系統(tǒng)實現(xiàn)

　　3.2.1 數(shù)據采集與處理

　　瓦斯?jié)舛刃盘柕牟杉刂颇K主要完成采集參數(shù)選擇(數(shù)據放大倍數(shù)檔位轉換)與數(shù)據計算工作。A/D轉換器輸出的最大值為511，采用450、50作為檔位判斷上下限，分別設置10x、50x、200x三個信號調理檔位。瓦斯?jié)舛扔嬎銜r，根據A/D轉換器的數(shù)字輸出，由差分輸入轉換公式ADC=(V+-V-)·GAIN·512/VREF計算出差分電壓△V，再根據LXK－3的輸出特性曲線，即可得到瓦斯?jié)舛戎怠?P>