无线传感器网络是由大量低廉的微型传感器节点组成的无线网络，是目前国际上无线领域研究的热点之一，应用前景非常好;而tinyos是美国的伯克利大学开发的，为嵌入式无线传感器网络而设计的源码开放的操作系统，它运行在每个网络节点上，是其他上层应用和协议运行的前提。本设计以nrf24e1无线通信模块为核心，基于无线传感器网络操作系统tinyos，使用模块化设计思路，实现了一个无线传感器网络。

1 无线传感器网络设计

1.1 系统构成概述

　　无线传感器网络由三类节点构成：一般采集所需要的信息无线终端节点;收集一般节点中的数据并进行存储、处理、上传的无线路由器节点;无线服务节点实现无线路由器节点处理中心并充当网关与其他外部网络的连接。三类节点的硬件构成基本相同，每个传感器节点具有数据采集、简单的数据处理、短距离无线通信和自组网能力。

　　无线传感器网络中三种节点硬件平台的构建基本相同，其基本节点构成框图如图1所示。无线终端节点可去除显示模块、串口通信模块和声光报警单元，以节约节点的电能。

　　主控制部分装载传感器网络操作系统，实现对各个模块的驱动，并对各个模块的数据进行处理;电源模块为系统供电;无线通信模块实现数据的无线传输功能;串行通信模块可用于与上位机进行通信，也可用于进行系统配置;传感器模块利用传感器采集数据，并进行数模转换后交由主控制器处理;数据存储模块用于临时或永久存储系统数据备查。

2 系统的硬件实现

　　对于无线传感器网络硬件平台的搭建，国内外很多学者提出，用msp430或at89c2051作为主控制器，结合无线收发模块来实现。国内中科院杭州计算机所研制的gainz节点采用atmega128处理器，再结合射频收发芯片来实现，这样做难以真正做到微型网络节点，且成本难以控制。美国的伯克利大学研制的产品mica2dot节点采用自己设计的asic来实现，这需要足够的技术力量和资金。本系统以nrf24e1无线通信模块为核心。nrf24e1是一颗集成高速2.4 ghz无线收发内核的增强型51单片机，可实现51单片机的所有功能。这是一颗高性能单片机内核的高速1 mbps单片无线收发芯片，所有高频元件(包括电感振荡器等)已经全部集成在芯片内部，使得产品一致性良好、性能稳定且不受外界影响;可跳频，点对多点通信及无线检错，所有功能均在一个6 mm×6 mm的qfn36芯片上实现。由于nrf24e1系统自带存储空间有限，系统外加一个串行eeprom 25xx320，用来存储tinyos操作系统。在具体实现时，将tinyos编译生成的系统文件转换为hex文件格式，然后再用eeprep.exe转换工具转换为24e1格式的hex文件，用通用编程器将生成的24e1格式的hex文件写入25xx320。25xx320是32 kb，spi接口串行。eeprom。nrf24e1上电时先将外挂的25xx320的程序全部下载读入内部的4 kb专用ram区，然后开始执行程序。在批量生产时可以将程序掩模在nrf24e1中，将外挂的25xx320省掉，进一步降低成本，缩小节点体积。

　　nrf24e1的具体外围电路设计和其天线的设计可查阅nrf24e1的芯片手册，并了解有关射频电路设计和天线设计的相关知识。根据系统需要可以采用环形天线、单端天线或螺旋天线，良好匹配的元件和螺旋天线可使系统的平地可视通信距离高达800m，对于天线的设计，采用aligent公司的ads(advanced design system)进行天线匹配。图2中"天线"为单端50 欧姆天线。

　　显示单元在无线路由节点和无线服务结点上使用，采用字符型液晶显示屏1602c，实时显示测量到的数据，并给出提示信息，使操作简单，人机交互界面友好。声光报警单元采用555作振荡源，用单片机触发振荡源驱动电磁讯响器作为声音指示器，发光二极管作为光指示装置，从而组成声光报警单元。远程通信单元采用低电压高速传输的：