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基于ZigBee的低功耗无线传感节点设计与实现

更新时间：2019-08-29 07:03:26 大小：239K 上传用户：杨义查看TA发布的资源 标签：zigbee 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

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文档为基于ZigBee的低功耗无线传感节点设计与实现讲解文档，是一份不错的参考资料，感兴趣的可以下载看看，，，，，，，，，，，，，，

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2011 年 9 月 15 日  
第 34 卷第 18 期  
现代电子技术  
Modern Electronics Technique  
Sep .2011  
Vol .34 No.18  
基于 ZigBee 的低功耗无线传感节点设计与实现  
戴由旺 , 李增有 , 韦俞锋  
(中国人民解放军 91550 部队, 辽宁 大连ꢀ 116023)  
摘ꢀ 要:以 CC2430 芯片为核心设计一种用于温湿度测量的无线传感节点, 为了降低节点功耗, 在 ZigBee 协议栈的基础  
上进行改进, 为传感节点设计了空闲、触发和主动等 3 种工作模式, 使节点能够按照实际需求控制采样的时机和速率, 以减  
少传感节点用于无线通信的能量开销, 从而满足无线传感器网络对节点低功耗的设计要求, 同时根据已知参数预测传感节  
点寿命, 并通过实验进行了验证。  
关键词:ZigBee;传感节点;低功耗;工作寿命  
中图分类号:TN911-34 ;TP393ꢀ  
ꢀ ꢀ 文献标识码:A ꢀ ꢀ ꢀ 文章编号:1004-373X(2011)18-0121-03  
Design and Implementation of Low-power Wireless Sensing Node Based on ZigBee Technology  
DAI You-w ang , LI Zeng-you , WEI Yu-feng  
(Unit 91550 of P LA , Dalian 116023, China)  
Abstract:Wireless sensing node for temperature and humidity measurement w as designed by taking CC2430 chip as a  
core.By improving the design of ZigBee protocol stack , sensing node can run in idle mode, trigger mode or active mode.The  
opportune moment and rate of sampling are controlled in accordance with actual demands , so as to reduce the node's energy  
consumption for wireless communication and to meet the low-pow er requirement of the wireless sensor network .The lifetime  
of sensing node is reckoned according to the know n parameters .An experimentation was performed to validate the design .  
Keywords:ZigBee;sensing node;low power consumption ;w orking life  
块节能策略通常有动态电压调节(Dynamic Voltage  
0 ꢀ 引ꢀ 言  
[ 5]  
Scaling , DVS ) 和 动态功 率管 理(Dynamic Pow er  
[ 6]  
M anagement , DPM) 。前者的工作原理是当计算负  
无线 传感 器 网络 (Wireless Sensor Netw orks ,  
WSN)是由部署在监测区域内大量廉价微型传感器节  
点组成, 以无线通信方式形成的一个多跳自组织网络系  
统, 其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内  
感知对象的信息 , 并发送给观察者[ 1] 。无线传感器网络  
有助于人们更好地感知客观世界, 极大扩展现有网络的  
功能和人类认识世界的能力, 具有广阔的应用前景 。  
无线传感器网络中的节点一般采用电池供电 , 可以  
使用的电量非常有限 , 而对于有成千上万节点的无线传  
感器网络来说, 对电池的更换是非常困难, 甚至是不可  
能的 。但是无线传感器网络的生存时间却要求长达数  
月甚至数年。因此, 如何在不影响功能的前提下 , 尽可  
能节约无线传感器网络的电池能量成为无线传感器网  
络软硬件设计中的核心问题[ 2] , 也是当前国内外研究机  
构关注的焦点。  
载较低时 , 通过降低微处理器的工作电压和频率, 从而  
降低处理能力 , 可以节约微处理器的能耗;后者是利用  
当节点周围没有感兴趣的事件发生时 , 部分模块处于空  
闲状态, 把这些组件关掉或调到更低能耗的状态, 以延  
长节点寿命。通信模块消耗能量是最多的, 故为其制定  
有效的节能策略尤为重要 , 主要包括控制节点通信流  
量, 合理安 排工作休眠时间以 及采用多跳通信 方  
式等[ 7]  
。
本文通过对硬件的选择配置和软件的灵活设计, 采  
用 3 种备选工作模式, 使节点能根据实际情况进行参数  
设置 , 减少节点用于无线通信的能量开销, 实现无线传  
感器网络节点的低功耗目标 , 同时完成相关测试对该设  
计方案进行验证。  
1 ꢀ 节点硬件设计  
传感器节点由处理器模块、通信模块、传感器模块  
和能量供应模块 4 部分组成。其中 , 前 3 个模块消耗能  
量, 由于传感器模块消耗能量相对较低, 目前研究的重  
点主要集中在处理器模块和通信模块上[ 3-4] 。处理器模  
ZigBee 技术是一种近距离 、低功耗 、低数据速率 、  
低复杂度的双向无线通信技术[ 8-9] , 适用于无线传感器  
网络 。目前, 多家公司均有自己的主流 ZigBee 芯片, 如  
表 1 所示 。经综合比较, 该设计选用 CC2430 芯片 , 该  
芯片是 Chipcon 公司提供的全球首款支持 ZigBee 协议  
收稿日期:2011-04-29  

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