基于zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、第2l02卷10年第2月2期題錯(cuò)廖V01．12No．2Feb．2010doi：lO．3969／j．issn．1563-4795．2010．02．014基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)鄧?yán)?，王子敬，范玲?西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，四川成都610031)摘要：針對傳統(tǒng)分布式溫度監(jiān)測系統(tǒng)的布線問題，提出了利用ZigBee~L線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)分布式溫度檢測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。該方案通過基于ZigBee技術(shù)的無線收發(fā)微處理~-CC2430vx協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)和軟件的設(shè)計(jì)流程，成功組建了一個(gè)大范

2、圍的立體Z唔-Bee無線網(wǎng)絡(luò)，并通過網(wǎng)絡(luò)得到了各傳感器節(jié)點(diǎn)的溫度監(jiān)測，從而使檢測過程十分簡單有效。關(guān)鍵字：ZigBee~L~L網(wǎng)絡(luò)；CC2430；ZigBee協(xié)調(diào)器；傳感器節(jié)點(diǎn)0引言地址和64位長地址，因而具有較大網(wǎng)絡(luò)容量。它的應(yīng)用層可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行開發(fā)利用。其在糧庫溫控系統(tǒng)、冷庫溫控系統(tǒng)、智能化建ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖1所示。筑控制系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)等眾多應(yīng)用系統(tǒng)中，都需要多點(diǎn)分布式溫度測量系統(tǒng)。傳統(tǒng)的多點(diǎn)分布式溫度測量系統(tǒng)多采用有線傳輸方式。需要在現(xiàn)場進(jìn)行大量布線這給系統(tǒng)的布設(shè)、維護(hù)和更新升級

3、帶來諸多不便。本文設(shè)計(jì)的倉庫溫度監(jiān)控系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)的無線通信網(wǎng)絡(luò)來對倉庫各圖1ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)點(diǎn)溫度進(jìn)行連續(xù)24h的監(jiān)控．從而使管理者可以在控制室隨時(shí)了解倉庫現(xiàn)場的溫度信息。ZigBee技術(shù)具備強(qiáng)大的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能，它支持星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和樹形結(jié)構(gòu)等三種主要的1ZigBee：~線網(wǎng)絡(luò)自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型。特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)．它具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。本設(shè)計(jì)就是采ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)用樹形結(jié)構(gòu)來擴(kuò)大通信區(qū)域。絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記和藍(lán)牙之間的無線技術(shù)方案。Z

4、igBee的基礎(chǔ)是IEEE802．15．4。它2分布式溫度采集系統(tǒng)原理規(guī)定’TZigBee的物理層和媒體接入控制層。Zig．Bee的工作頻段分別為868MHz、915MHz、2．4本系統(tǒng)由三類節(jié)點(diǎn)組成：ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)GHz三個(gè)頻段，其中頻段868MHz定義了1個(gè)頻點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)。圖2所示是其組道；頻段915MHz定義了10個(gè)頻道：頻段2．4GHz成示意圖，其中ZigBee協(xié)調(diào)器是分布式處理中定義了16個(gè)頻道。ZigBee技術(shù)采用CSMA—CA的信心，即匯聚節(jié)點(diǎn)。多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)置于不同的監(jiān)

5、道接人方式，可有效避免通信的沖突。ZigBee網(wǎng)測區(qū)域．每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)會先把數(shù)據(jù)傳給匯聚節(jié)絡(luò)層協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟制定，其設(shè)備可以構(gòu)造成點(diǎn)，然后匯聚節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)通過串口傳給上位機(jī)做星型網(wǎng)絡(luò)或點(diǎn)對點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)．連接地址分為l6位短進(jìn)一步處理并顯示給用戶。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)可以與多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)通信，這樣可以使本系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)測多個(gè)區(qū)域，何時(shí)檢測哪個(gè)區(qū)域通常由用戶通過協(xié)收稿日期：2009—09—11WWl／)．ecda．cn2010．2電子元器件主用39第12卷第2期電子元囂件壺用V0l_12No．22010年2月Electr

6、onicComponent＆DeviceApplicationsFeb．2010l工控機(jī)IlRF．PPF．NRXDTXDCC24301-Zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)：2，3～路由器節(jié)點(diǎn)13一傳感器節(jié)點(diǎn)圖3ZigBee~調(diào)器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖42ZigBee~線網(wǎng)絡(luò)分布式溫度采集系統(tǒng)示意圖調(diào)器節(jié)點(diǎn)來控制。當(dāng)被檢測區(qū)域的障礙物較多或極天線)時(shí)，為了優(yōu)化性能，應(yīng)當(dāng)使用不平衡變者協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)距離傳感器節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，可以通過壓器。不平衡變壓器可以運(yùn)行在使用低成本的單增加路由器節(jié)點(diǎn)來增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。當(dāng)用戶沒獨(dú)電感器和電容器的場合

7、。電源模塊用于CC2430有數(shù)據(jù)請求時(shí)。傳感器節(jié)點(diǎn)只進(jìn)行低功耗的信道的數(shù)字I／0和部分模擬I／O的供電，供電電壓為掃描。2．0—3．6V。CC2430可以同時(shí)接32MHz和32．768kHz的兩種頻率的晶振電路，以滿足不同的要求。3節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)串口電路用于CC2430將接收到的數(shù)據(jù)傳送給上位工控機(jī)，由于上位工控機(jī)與CC2430的電平不一3．1ZigBeeSi~線收發(fā)器CC2430致。所以需要一個(gè)MAX232電平轉(zhuǎn)換電路。無線模塊可選用無線收發(fā)器CC2430來實(shí)現(xiàn)。3．3路由器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)CC2430是

8、挪威Chipcon公司的一款真正符合路由器節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是將不同區(qū)域的數(shù)據(jù)IEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的片~ZigBee產(chǎn)品。CC2430采用Chipcon公司最新的SmartRF03技術(shù)和0．18I．zm從傳感器節(jié)點(diǎn)路由到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，因此，該電路比較簡單。該節(jié)點(diǎn)由無線收發(fā)器CC2430、射頻天CMOS工藝制造，采用7x7mmQLP48封裝。該芯線RF、電源模塊和晶振電路組成。片除了包括RF收發(fā)器外，還集成了加強(qiáng)型8051MC