论文的主要内容
在设计该无线传感器网络节点设计中，我主要做了节点的硬件设计，和一部分软件的编写，论文首先总体设计构想出发，设计相应的原理框图模块，同时分析系统功能需求，从而选择出能实现这些功能相应的元器件组合，从这些备选元器件中选择出功能和价格都满意的元器件。再根据这些的物理和电气特性设计电路，采用Protel DXP作图，完成PCB制作，再对硬件调试中出现的一些问题进行分析，对设计过程中出的问题做出相应的解决，在软件部分，涉及到的是关于温湿度传感器SHT10的编写与调试，最后是对这次毕业设计的一些总结。
系统需要实现的功能
无线传感器网络是集数据采集、处理及通信功能于一体的分布式自组织网络。无线传感器网络由在一定区域范围内的多个具有无线通信、传感、数据处理功能的网络节点组成。传感器网络节点负责采集、处理、压缩数据、中转其他节点的数据包并将数据包发送出去。因此，节点在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或类主节点的角色。作为数据采集者，数据采集模块收集周围环境的数据(如温度、湿度等)，通过通信路由协议直接或间接将数据传输给远方基站或汇节点；作为数据中转站，节点除了完成采集任务外，还要接收邻居节点的数据，将其转发给距离基站更近的邻居节点或者直接转发到基站或汇节点；作为类主节点，节点负责收集该类内所有节点采集的数据,经数据融合后，发送到基站或汇节点。在不同的应用中，传感器网络节点的结构不尽相同，一般由数据采集单元(传感器、A/D 转换器)、数据处理和控制单元(微处理器、存储器)、无线通信单元(无线收发器)和供电单元(电池)等组成，如图2-1所示。
图2-1 无线传感器节点的基本结构
相对于传统有线网络节点，无线传感器网络节点具有明显的技术特点：(1)网络节点密度高, 数量大；(2)节点的计算和存储能力有限；(3)节点体积微小, 通常携带能量十分有限的电池，节点能量有限；(4)通信能力有限，传感器网络的通信带宽较窄, 节点间的通信单跳距离通常只有几十到几百米，因此在有限的通信能力下如何设计网络通信机制以满足传感器网络的通信是必须考虑的问题；(5) 各传感器节点位置随机分布, 具有自组织特性。
2.2 方案的论证与比较
2.2.1 控制芯片的选择
主控芯片是无线传感器网络节点的控制核心和计算核心，采集环境参数信号, 需要采样率很高、数据量大，在控制无线通信的时要求快速通信。因此，处理器的选择在节点设计中至关重要，无线传感器网络节点的数据处理单元使用的处理器应满足如下要求：
1) 外形尽量小, 处理器的尺寸基本决定了整个节点的尺寸。
2) 集成度尽可能高, 要有足够的外部通用I/O 和通信接口, 使整个系统的处理器外围电路简单整洁, 基本不需要扩展任何额外的器件, 减小整个节点的尺寸。同时具备预留接口，可以做在传感器种类上的进一步扩展。
3) 功耗低而且支持睡眠模式, 睡眠模式直接关系到节点的生命周期的长短。为了让系统工作更长的时间，系统在绝大多数时间内应处于待机或睡眠状态。
4) 运行速度要尽量快，这样系统能够在最短的时间内完成必须完成的工作, 从而快速进入睡眠状态, 节省系统能量。
最终在主控处理器的单片机的选择上，由于系统实时性要求高，主要考虑的芯片有ATMEL公司的ATmega128L，TI公司的MSP430，以及Philips公司生产的ARM系列单片机LPC2114。
ATmegal128L是基于AVR RISC结构的8位微控制器，是目前AVR系列中功能最强大的单片机。它内部采用Harvard结构，在使用16M 时钟时，速度可达16MIPS。它具有片内128KB的程序存储器(Flash)，4KB的数据存储器(SRAM) ,可外扩到64KB和4KB的E2PROM。此外，它还有8个10 位ADC通道，2个8 位和2个16 位硬件定时/计数器，并可在多种不同的模式下工作；8个PWM通道、可编程看门狗定时器和片上振荡器、片上模拟比较器；UART、SPI、I2C 总线接口；JTAG口为开发和调试提供了方便的接口。除了正常操作模式外，ATmega128L还具有6 种不同等级的低能耗操作模式，每种模式具有不同的能耗[21]。
而TI公司的MSP430 系列单片机，它是一种超低功耗的混合信号控制器，能够在低电压下以超低功耗状态工作；其控制器具有强大的处理能力和丰富的片内外设；带FLASH存储器的单片机还可以方便高效地进行在线仿真和编程。MSP430F149的主要资源为：基础时钟模块，包括1个数控振荡器（DCO）和2个晶体振荡器；看门狗定时器Watchdog Timer，可用作通用定时器；带有3个捕捉／比较寄存器的16 位定时器Timer_A；带有7 个捕捉／比较寄存器的16 位定时器Timer_B；2个具有中断功能的8 位并行端口：P1与P2；4个8位并行端口：P3、P4、P5 与P6模拟比较器COMPARATOR_A；12 位A／D转换器；2 通道串行通信接口（软件选择UART/SPI 模式）；1个硬件乘法器；60 KB+256字节FLASH，2 KB的RAM[22]。
对于Philips公司生产的16位的ARM系列单片机LPC2114，其主要的资源和性能有: 片内晶振频率范围为1-30MHZ，通过片内PLL可实现最高为60MHZ的CPU操作频率，16K片内静态RAM，128K片内FLASH程序存储器，有了很大的数据和程序存储空间，高速I2C接口（100kb/s），可以用作E2PROM的扩展，两个SPI串性接口，双UART，UART1带有完全的调制解调器接口，两个可编程32位预分频器的32位定时器/计数器，分别具有4路捕获/比较通道6路输出的PWM单元，4个10位逐次逼近模/数转换，转换时间短至2.44μs，通用IO口46个，4个外部中断输入，两个低功耗模式，空闲模式和掉电模式，使接点在工作时更加节能，可通过外部中断将处理器冲掉电模式中唤醒。可通过个别使能或禁止外部功能来优化功耗[11]。
在综合考虑各芯片的特点后，我们选择使用速度较快，体积更小，功能更加强大的LPC2114作为节点的主控制芯片。
