总之,CC1110具有高集成度与低功耗特性,在6 mm×6 mm的QLP封装中,集成了CC1101 RF收发器、增强型8051微控制器、8/16/32 kB Flash存储器及1/2/4 kB RAM等强大功能;拥有4种功耗管理模式,从低功耗状态切换到工作状态的过渡时间非常快。因此,适用于报警与安全、自动读表、工业监控以及楼宇自动化等领域,能够满足WSN对电池使用寿命、尺寸、成本以及产品开发时间的要求。

2、节点硬件设计

CC1110芯片只要极少数外围元件就能够搭建稳定可靠且功耗低的SoC,大大简化了RF电路的设计过程。设计的传感器节点工作在433 MHz频段。图2是CC1110的参考设计,主要由CC1110芯片、射频匹配电路和其他外围元件组成。

RF匹配电路用来匹配芯片输入、输出阻抗,使其输入、输出阻抗为50 Ω,同时,为芯片内部的PA(功率放大器)及LNA(低噪声放大器)提供直流偏置。阻抗匹配电路采用BALUN电路,由L232、L242、C234和C241组成。CC1110的RF信号采用差分方式,在433 MHz频段,其最佳差分阻抗为116+j41 Ω。

RF部分电路设计参考图2的典型设计,但对电路进行了少量修改,加入PA。根据实际应用环境需要,节点可以工作在有PA、无PA两种状态,比如Coordi-nator、Range Extender两节点可以工作在加PA的方式下(一般采用市电供电),实现远距离传输。设计的传感器节点实物图如图3所示。

节点的传感器模块采用瑞士SENSIRION公司的基于Sensirion技术的全校准数字式温湿度传感器SHT71。在一个芯片上,集成了温湿度传感器、信号放大调整器、A/D转换器和总线接口,可以提供-40℃~120℃范围内分辨率为14 bit的温度测量以及0~100%范围内分辨率为12 bit的湿度测量。SHT71采用串行接口与CC1110相连,它的串行时钟输入线SCK和串行数据线DATA直接与CC1110的GPIO口线相连,电路连接示意图如图4所示。

3、节点软件设计

节点的软件设计主要包括温湿度采集部分和无线数据通信部分。

3.1温湿度采集

温湿度传感器SHT71通过SCK与CC1110保持同步,通过DATA线收发通信协议命令和数据。其控制流如下:CC1110发送一组“启动传输”时序进行数据传输初始化,然后发送一组测量命令,释放DATA线,等待SHT71下拉DATA线至低电平,表示测量结束,同时接收数据。CC1110收到测量值后,可根据如下公式计算出温度T和相对湿度H:

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