基于無線傳感器網(wǎng)絡的列車關鍵設備監(jiān)測節(jié)點設計

文/呂曉穎

本文運用低功耗微控制器C8051F996 作為網(wǎng)絡監(jiān)測節(jié)點的核心控制部件，對列車上關鍵設備的狀態(tài)、參數(shù)進行了實時分析，并采用自主設計的網(wǎng)絡節(jié)點傳感器來采集信息，處理以后再通過無線射頻電路nRF905 進行數(shù)據(jù)傳輸。

1 無線監(jiān)測網(wǎng)絡節(jié)點硬件結構框圖

對無線監(jiān)測網(wǎng)絡中列車關鍵設備中的無線監(jiān)測網(wǎng)絡節(jié)點硬件框架進行了設計。本監(jiān)測節(jié)點系統(tǒng)結構框圖如圖1。

2 無線監(jiān)測網(wǎng)絡節(jié)點硬件設計

2.1 C8051F996主控制模塊設計

C8051F996 主控芯片內(nèi)置RC 振蕩電路，時鐘源最高頻率可達到24.5M。C8051F996 單片機內(nèi)置高速RC 振蕩器已達到本文的高速時鐘的要求，附加32.768K 的RTC 時鐘源。

2.2 nRF905射頻模塊電路設計

nRF905 射頻無線收發(fā)模塊由一下部分組成：頻率調(diào)制器、解調(diào)器的接收器、功率放大器、晶體震蕩器、調(diào)節(jié)器。見圖2。

3 無線監(jiān)測網(wǎng)絡節(jié)點性能測試

圖1：監(jiān)測節(jié)點結構設計框圖

表1：3 個節(jié)點測溫記錄

圖2：nRF905 外圍電路設計圖

測試環(huán)境描述：利用3 個網(wǎng)絡節(jié)點來進行測試分析，節(jié)點1 放在陽面教室、節(jié)點2 放在陰面教室和節(jié)點3 則放在中間走廊上。測得數(shù)據(jù)如表1所示。

測試結果分析：3 個節(jié)點每個節(jié)點的溫度隨時間發(fā)生平緩變化，說明本文中無線監(jiān)測節(jié)點性能較好，可靠性高。溫度略有不同主要是因為，節(jié)點1 放在陽面教室受陽光直射的窗口附近，而節(jié)點2 與節(jié)點3 分別放置在背陰教室和走廊中，所以數(shù)據(jù)偏小。

4 結語

本設計了列車關鍵設備無線監(jiān)測網(wǎng)絡中無線監(jiān)測節(jié)點的硬件電路。選用Silicon Labs公司的一款8 位C8051F996 微處理器為主控芯片進行環(huán)境溫度監(jiān)測，經(jīng)測試，該系統(tǒng)功耗低、傳輸速率高、通信穩(wěn)定可靠，具有創(chuàng)新性和可行性。