太陽能LED路燈狀態(tài)傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

LED燈頭照度檢測電路如圖4所示。照度檢測采用On9658集成傳感器，傳感器獲取的信號經(jīng)過放大器放大和濾波后輸出到控制器JN5139的A/D轉(zhuǎn)換接口。

LED燈頭溫度檢測電路如圖5所示。蓄電池溫度采用SHT11集成溫度傳感器。

4 傳感器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)

4.1 軟件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)的主要功能包括傳感器數(shù)據(jù)采集與處理、無線收發(fā)和節(jié)點(diǎn)定位等，采用模塊化設(shè)計(jì)。傳感器數(shù)據(jù)采集與處理模塊主要設(shè)置蓄電池狀態(tài)信號的采集參數(shù)并控制采集;無線收發(fā)模塊通過設(shè)置寄存器控制對命令或數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送;節(jié)點(diǎn)定位模塊對節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位。傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為全功能設(shè)備(FFD)，同時(shí)具有路由功能，其程序流程圖如圖6所示。在任務(wù)隊(duì)列中加入主任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、報(bào)警檢測和自身能量檢測并調(diào)用ZigBee發(fā)送任務(wù);產(chǎn)生JN5139引腳中斷時(shí)，CPU轉(zhuǎn)去執(zhí)行ZigBee接收中斷服務(wù)程序。如果是采集命令，則立即執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和發(fā)送;如果是路由包，則立即執(zhí)行路由更新。

4.2 節(jié)點(diǎn)定位算法設(shè)計(jì)[5]

節(jié)點(diǎn)采用基于接收信號強(qiáng)度指示定位算法實(shí)現(xiàn)的精確定位。已知發(fā)射節(jié)點(diǎn)的發(fā)射信號強(qiáng)度，接收節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到信號的強(qiáng)度計(jì)算出信號的傳播損耗，然后根據(jù)信號傳播模型公式將傳輸損耗轉(zhuǎn)化為距離，再利用三邊測量法計(jì)算出未知節(jié)點(diǎn)的位置。在實(shí)際定位中，要保證未知節(jié)點(diǎn)處于3個(gè)以上發(fā)射信號強(qiáng)度和位置坐標(biāo)已知的參考節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)，未知節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收信號強(qiáng)度計(jì)算出信號的傳播損耗，進(jìn)而計(jì)算出節(jié)點(diǎn)位置。

本文介紹了基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的高精度太陽能LED路燈狀態(tài)傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，在實(shí)際測試過程中，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，測量結(jié)果符合實(shí)際，完全達(dá)到了對信號高精度的采集與無線傳輸，取得了較好的監(jiān)測效果。該系統(tǒng)結(jié)合無線傳感網(wǎng)絡(luò)具有的低功耗、低成本和節(jié)點(diǎn)多等優(yōu)勢，在無線通信技術(shù)遠(yuǎn)距離、高可靠性等關(guān)鍵問題解決過程中的應(yīng)用會越來越廣泛。