超低功耗粮仓无线实时监测系统设计
1．2．2无线通信模块的设计
无线通信模块采用挪威Nordic VLSI公司推出的单片射频收发器nRF905。工作电压为1．9～3．6 V，32引脚QFN封装(5 mm×5 mm)，工作于433／868／915 MHz三个ISM(工业、科学和医学)频道，频道之间的转换时间小于650μs。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加声表滤波器，ShockBurstTM工作模式，自动处理字头和CRC(循环冗余码校验)，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以-10 dBm的输出功率发射时电流只有11 mA，工作于接收模式时的电流为12．5 mA，内建空闲模式与关机模式，易于实现节能。电路图设计如图3所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/161131.htm
1．2．3 传感器模块的设计
传感器模块采用美国DALLAS公司生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，具有耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。它的工作电源为3～5 V DC，测温范围为-55～+125℃，固有测温分辨率0．5℃。采用独特的单线接口方式，在与微处理器连接时仅需要一条接口线即可实现与DS18B20的双向通信。支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多点测温。在使用中不需要任何外围元件。
1．3 通信协议的设计
通信协议的设计直接关系到节点寿命，它决定节点工作与休眠时间的长短。虽然改进的ESRP方案网络的生存周期较长，但是考虑到粮仓中分布的传感节点数目相对较少，以及并不需要频繁进行数据的通信。文献针对无线传感器网络路由协议进行了详细研究得出结论，单路径路由协议简单，数据通信量少，有利于节省节点能量，但是其容错性差和健壮性差。所以放弃以上方案。
本文系统对单路径路由协议在TDMA的基础上进行了改进，克服了容错性差的缺点。节点设定为1 h进行一次温度采集及数据传输，把时间分成60个离散时隙，每个时隙长度为1 min，这样每个时隙长度远远大于每个节点的通信时间，不同节点设定在不同时隙发送数据，在程序设计时人为设定好节点的休眠时间，等到它的工作时隙时唤醒，其他节点进入休眠，1 min后进入休眠，另一个节点被唤醒。这样充分避开了同一时隙多个节点同时发送数据的发生。
该通信协议解决了数据传送过程中出现多个节点响应的问题。在系统开始工作前，汇聚节点先发送一个同步信号，使所有的节点时隙同步，在节点不需要进行数据传输时进入休眠状态，解决了接收不必要的数据过度监听造成能量过度消耗的问题，充分避免冲突，提高了信道的利用率以及节点的使用寿命，通信协议在一个节点中的实现程序如下：
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