低功耗無線數(shù)據(jù)采集節(jié)點設(shè)計——無線傳輸模塊及數(shù)據(jù)處理單元

　　常用的短距離無線通信技術(shù)有WiFi、Zigbee和433MHz等。WiFi雖然具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率且支持“永遠在線”功能，但其功耗較大、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^低且睡眠喚醒時間較長。ZigBee具有頻帶寬、可靠性高、抗干擾能力強，組網(wǎng)簡單等優(yōu)點，但相比433MHz技術(shù)，其繞射能力較差、點間通信距離近、接收靈敏度較低。

　　433MHz 技術(shù)具有繞射能力強、傳輸距離遠、接收靈敏度高等優(yōu)點，但其通信頻帶窄、穿透能力弱，大數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性較差。另外，Zigbee 和433Hhz技術(shù)通過合理設(shè)置“刷新時間間隔”參數(shù)可實現(xiàn)類似“永遠在線”的模式，且設(shè)備喚醒時間極短( 小于30ms)，適用于數(shù)據(jù)傳輸量較少的應(yīng)用場合。

　　由于風(fēng)蝕監(jiān)測系統(tǒng)在某一特定監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸量較小，監(jiān)測區(qū)域多為草原或農(nóng)田等地勢開闊且信號干擾較小的區(qū)域，為了擴大單點無線覆蓋范圍，課題選擇體積小、功耗低的433MHz無線數(shù)傳模塊組建底層無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。

　　該模塊是一款采用FSK調(diào)制解調(diào)方法的遠距離半雙工微功耗無線數(shù)輸模塊，集成了高性能射頻芯片A7139和高速單片機，最大輸出功率可達+20dBm，工作頻段在470-510MHz之間，最大數(shù)據(jù)包長256字節(jié);在2kbps空中傳輸速率下，開闊通信距離可達500m以上。

　　模塊自帶CRC校驗功能，大大提高了抗干擾能力和接收靈敏度，可在線修改發(fā)射功率、信道頻率、本機地址、目標(biāo)地址等參數(shù);通過設(shè)置SETA和SETB引腳的輸入電平可驅(qū)動模塊進人不同工作模式，以實現(xiàn)低功耗網(wǎng)絡(luò)訪問功能。

　　采集節(jié)點的核心處理單元采用片內(nèi)集成MAX810專用復(fù)位電路、30KB 的Flash存儲器和768字節(jié)RAM的STC單片機。該單片機是- -款高速/低功耗1超強抗干擾的新一代增強型單時鐘51單片機，其運行速度是傳統(tǒng)單片機的8-12倍，可提供27個通用IO端口，具有強大的數(shù)據(jù)處理能力。

　　該單片機可通過設(shè)置內(nèi)部電源管理寄存器和外部中斷的方式，驅(qū)動單片機在“空閑模式”、“低速模式”和“掉電模式”等3種低功耗模式間自由切換;特別在“掉電模式”下，單片機的功耗小于0.1μA。