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太阳电池供电的无线传感器网络节点设计王继业
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无线传感器网络是近年电子信息领域的研究热点。一般认为，无线传感器网络是由大量节点组成，每个节点应当具有基本的测量功能，并具有廉价、微小、易于布设和维护等特点。无线传感器网络就是由这样的节点组成的自组织、多跳传输和可扩充的无线网络。无线传感器网络节点间通信通常使用近距离无线通信技术，比如常见的 Zigbee、蓝牙、WiFi 等。无线传感器网络节点一般由感知单元、微处理器单元、无线通信单元和能量供应单元组成。感知单元负责物理量的传感和电信号的放大、滤波等预处理， 微处理器单元负责系统的控制、通信协议的实现、数据的存储等，无线通信单元负责节点之间的无线通信，能量供应单元负责其它各部分的电源供应，以及为能量管理提供电能存储状态信号等。节点的组成结构见图 1。
本节点的主控芯片采用 TI 公司的 SOC 芯片 CC2430 或 CC2530， 它把 2.4GHz 射频通信、8051 微控制器内核以及定时器、AD 转换器等必要的外设都集成在一起， 提供节点所需的大部分功能。温湿度传感器采用 SHT11 数字化温湿度传感器，通过 I2C 总线和 SOC 芯片直接联接。电源部分提供给主控芯片的信号包括： 太阳电池的输出电压 Vcell、超级电容的充电电压 Vsc 和芯片正常工作需要的电源电压 Vcc。当 Vcc 不等于 3.3V 时，系统不能工作，处在停机状态。当电池电压 Vcell 小于约 0.8V 时，表明没有太阳的直射光，不能为超级电容充电。当超级电容电压 Vsc 小于 2.5V 时，表明超级电容没有充满电，应当继续为之充电。
超级电容存储的电能为： 上式表明，存储的能量和电压成平方关系。表 1 CC2430 和 CC2530 不同功能的功耗和唤醒时间
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