基于无线传感器网络的列车关键设备监测节点设计

文/吕晓颖

本文运用低功耗微控制器C8051F996 作为网络监测节点的核心控制部件，对列车上关键设备的状态、参数进行了实时分析，并采用自主设计的网络节点传感器来采集信息，处理以后再通过无线射频电路nRF905 进行数据传输。

1 无线监测网络节点硬件结构框图

对无线监测网络中列车关键设备中的无线监测网络节点硬件框架进行了设计。本监测节点系统结构框图如图1。

2 无线监测网络节点硬件设计

2.1 C8051F996主控制模块设计

C8051F996 主控芯片内置RC 振荡电路，时钟源最高频率可达到24.5M。C8051F996 单片机内置高速RC 振荡器已达到本文的高速时钟的要求，附加32.768K 的RTC 时钟源。

2.2 nRF905射频模块电路设计

nRF905 射频无线收发模块由一下部分组成：频率调制器、解调器的接收器、功率放大器、晶体震荡器、调节器。见图2。

3 无线监测网络节点性能测试

图1：监测节点结构设计框图

表1：3 个节点测温记录

图2：nRF905 外围电路设计图

测试环境描述：利用3 个网络节点来进行测试分析，节点1 放在阳面教室、节点2 放在阴面教室和节点3 则放在中间走廊上。测得数据如表1所示。

测试结果分析：3 个节点每个节点的温度随时间发生平缓变化，说明本文中无线监测节点性能较好，可靠性高。温度略有不同主要是因为，节点1 放在阳面教室受阳光直射的窗口附近，而节点2 与节点3 分别放置在背阴教室和走廊中，所以数据偏小。

4 结语

本设计了列车关键设备无线监测网络中无线监测节点的硬件电路。选用Silicon Labs公司的一款8 位C8051F996 微处理器为主控芯片进行环境温度监测，经测试，该系统功耗低、传输速率高、通信稳定可靠，具有创新性和可行性。