3 硬件设计
3．1 数据采集节点设计
每个数据采集节点由数字化温湿度传感器(SHT11)、数据处理单元(MSP430)、无线传输模块(CC2500)及时钟日历模块(PCF8563)组成，如图3所示。
图3 系统网络结构图
温湿度传感器SHT11完成区域内的温湿度信息采集和数据转换；数据处理单元负责控制整个传感器节点的操作和数据存储；无线模块负责与其他传感器节点进行通信，时钟日历模块为整个系统提供时间基准，同时为采集数据添加时问标志；能量供应模块部分使用普通电池，为系统各个部分提供能量。
数字传感器采用瑞士Sensirion公司推出的新型温湿度传感器SHT11。该芯片包括湿度和温度敏感元件、信号放大调理、A／D转换和I2C总线接口。采集温湿度数据时，芯片中的2个敏感元件分别将湿度和温度转换成电信号，该电信号由微弱信号放大器进行放大后，经过14位的A ／D转换器变成数字信号，然后通过I2C总线接口输出数字信号。温湿度传感器SHT11与单片机的电路连接图如图4所示。
图4 传感器与单片机电路连接图
无线模块中CC2500芯片是Chipcon公司推出的单片无线收发一体化芯片，是业界体积最小，功耗最少，外围元件最少的低成本射频系统级芯片之一，其主要特性有体积小，外围电路简单；低功耗，灵敏度高，速率可调；支持包数据处理；接收数据时，有信息同步字自动检测、地址检测、信息长度分析和CRC校验等功能；具有WOR功能，保证芯片在深度睡眠时周期性地苏醒，探听周围是否有信号。
时钟日历模块的PCF8563是PHILIPS公司生产的低功耗CMOS实时时钟／日历芯片，通过I2C总线接口与单片机连接，连接图如图5所示，可向单片机发送当前时间信息，并提供时钟基准信号。
图5 PCF8563与单片机电路连接图
单片机MSP430F449通过SPI总线与CC2500芯片的接口连接，发送端与接受端硬件连接几乎一样，具有通用性，可实现半双工通信。
数据采集节点由单片机MSP430F449控制，定时向温湿度传感器SHT11发送读温度和湿度指令，SHT11检测温湿度信息，并输出数字信号，MSP430F449在接收到温湿度的数值后，将这些数据传输至CC2500，由CC2500负责对信号进行打包处理，并发送给路由节点。
为了降低系统功耗，数据采集节点通常在闲置时进入休眠模式，其外设模块也进入休眠状态，或者电源管理部分不对这些外设模块供电。
