低功耗无线数据采集节点设计——无线传输模块及数据处理单元

　　常用的短距离无线通信技术有WiFi、Zigbee和433MHz等。WiFi虽然具有较高的数据传输速率且支持“永远在线”功能，但其功耗较大、数据传输的可靠性较低且睡眠唤醒时间较长。ZigBee具有频带宽、可靠性高、抗干扰能力强，组网简单等优点，但相比433MHz技术，其绕射能力较差、点间通信距离近、接收灵敏度较低。

　　433MHz 技术具有绕射能力强、传输距离远、接收灵敏度高等优点，但其通信频带窄、穿透能力弱，大数据传输的可靠性和稳定性较差。另外，Zigbee 和433Hhz技术通过合理设置“刷新时间间隔”参数可实现类似“永远在线”的模式，且设备唤醒时间极短( 小于30ms)，适用于数据传输量较少的应用场合。

　　由于风蚀监测系统在某一特定监测区域内的数据传输量较小，监测区域多为草原或农田等地势开阔且信号干扰较小的区域，为了扩大单点无线覆盖范围，课题选择体积小、功耗低的433MHz无线数传模块组建底层无线数据传输网络。

　　该模块是一款采用FSK调制解调方法的远距离半双工微功耗无线数输模块，集成了高性能射频芯片A7139和高速单片机，最大输出功率可达+20dBm，工作频段在470-510MHz之间，最大数据包长256字节;在2kbps空中传输速率下，开阔通信距离可达500m以上。

　　模块自带CRC校验功能，大大提高了抗干扰能力和接收灵敏度，可在线修改发射功率、信道频率、本机地址、目标地址等参数;通过设置SETA和SETB引脚的输入电平可驱动模块进人不同工作模式，以实现低功耗网络访问功能。

　　采集节点的核心处理单元采用片内集成MAX810专用复位电路、30KB 的Flash存储器和768字节RAM的STC单片机。该单片机是- -款高速/低功耗1超强抗干扰的新一代增强型单时钟51单片机，其运行速度是传统单片机的8-12倍，可提供27个通用IO端口，具有强大的数据处理能力。

　　该单片机可通过设置内部电源管理寄存器和外部中断的方式，驱动单片机在“空闲模式”、“低速模式”和“掉电模式”等3种低功耗模式间自由切换;特别在“掉电模式”下，单片机的功耗小于0.1μA。