3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是集數(shù)據(jù)采集、處理及通信功能于一體的分布式自組織網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集、處理、壓縮數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去。它一般由數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)處理和控制單元、無線通信單元、供電單元和其他附屬單元等組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的硬件基礎(chǔ)架構(gòu)，將硬件設(shè)計(jì)分為兩大部分：無線通信模塊和傳感器模塊。無線通信模塊作為節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸接口，主要包括HFZ-CC2-420EM-22模塊與微處理器ATmegal6的接口以及ATmegal6的外圍電路；而傳感器模塊主要包括傳感器MMA7260的外圍電路以及與ATmegal6的A／D轉(zhuǎn)換端口的連接。

無線通信模塊的電路原理如圖3所示。該電路主要由HFZ-CC2420EM-22和ATmegal6組成，具體包括JTAG接口電路、電源及其濾波電路、復(fù)位電路、HFZ-CC2420EM-22與ATmegal6的連接電路、芯片晶振電路和通信指示電路等幾部分。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)主要包括ATmegal6、CC2420和MMA7260三塊芯片，綜合考慮三者的工作電壓，可以采用2節(jié)1．5 V的電池供電，并增設(shè)電源濾波電容。由于采用統(tǒng)一供電，HFZ-CC2420EM-22與ATmegal6可以直接相連，簡化了連接電路。JTAG接口電路用于對ATmegal6的編程，而PA7端口通過一個(gè)限流電阻與發(fā)光二極管相連，作為入網(wǎng)指示電路，無線網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)指示燈亮。

傳感器模塊主要包括MMA7260的外圍電路以及MMA7260與ATmegal6的A／D轉(zhuǎn)換端口的連接電路及其濾波等，其電路原理如圖4所示。由于MMA7260有1．5g／2g／4g／6g幾個(gè)量程選擇，可通過設(shè)置GS1、GS2端口的電平來選擇不同的量程。為了提高分辨率把GS1、GS2端口都與低電平相連，也就是選擇1．5g的量程，其分辨率為800 mV／g。由于采用電池供電，為了節(jié)省電量，通過ATmegal6的PA5端口來控制MMA7260是否休眠。當(dāng)在Sleep引腳上輸入一個(gè)低電平信號時(shí)，三軸傳感器處于休眠模式。這時(shí)的電流只有3μA，傳感器停止數(shù)據(jù)采集，而當(dāng)Sleep置高電平時(shí)便恢復(fù)工作。