聲傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的硬件系統(tǒng)設計

2．4 GPS與北斗模塊
由于各個節(jié)點需要獲取自身的位置和精確的時間，因此每個節(jié)點需安裝GPS或者北斗模塊。可采用Atmel公司提供的GPS模塊，采用的是串行輸出，只要2 個串行信號線就可以完成較精確的差分衛(wèi)星定位。GPS模塊的支持電壓為2．7～3．3 V，功率小于100 mW／H。GPS模塊由變頻器模塊(ATR0600)、信號相關(guān)模塊(ATR0610)、微處理器模塊(ATR0620)組成。圖6為GPS模塊結(jié)構(gòu)框圖。

2．5 電源模塊
電源模塊的功能是提供節(jié)點工作所需的能量，本節(jié)點可通過4節(jié)干電池或USB端口供電。由于4節(jié)干電池和USB端口提供的電壓都是大于處理器模塊、 CC1100和聲音采集模塊所需的3．3 V電源，所以必須將輸入電壓調(diào)整至節(jié)點所需的電壓。此電源模塊設計采用的是AMS1117_3．3電壓調(diào)節(jié)器，它的作用是把4節(jié)干電池和USB端口提供的 5 V電壓調(diào)節(jié)到所需的3．3 V。其電路設計如圖7所示。

3 實驗結(jié)果
節(jié)點硬件系統(tǒng)上移植了TinyOS操作系統(tǒng)，基于操作系統(tǒng)進行各個模塊的消息驅(qū)動程序開發(fā)，最后進行路由算法的移植。使用2個節(jié)點(1個終端節(jié)點和1個匯聚節(jié)點)進行組網(wǎng)實驗，測試節(jié)點對鼓掌聲音信號的靈敏度。采集的聲音波形如圖8所示。

結(jié) 語
由于采用了模塊化的設計方法，本文設計的聲傳感器網(wǎng)絡節(jié)點硬件系統(tǒng)有助于擴展不同類型的傳感器；此外，該系統(tǒng)還具有成本低、體積小、功耗低等特點，非常適應未來多樣化環(huán)境監(jiān)測任務的需要。