ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用設(shè)計
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2．1 無線通信模塊選型
目前市場上針對ZigBee標(biāo)準(zhǔn)研制的芯片已經(jīng)有很多種，比較典型的產(chǎn)品有TI公司的CC2430、Helicomm公司的IP-Link系列和Freeseale公司的MCl3192／3等。綜合考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性、節(jié)能性和傳輸頻率的需求，本系統(tǒng)的無線通信模塊采用TI公司針對低系統(tǒng)成本、低功耗方面發(fā)布的射頻芯片CC2430來設(shè)計。圖2所示是CC2430的應(yīng)用設(shè)計電路。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/157047.htm
CC2430是真正的系統(tǒng)芯片CMOS解決方案。這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的2．4 GHz ISM波段應(yīng)用對低成本、低功耗的要求。CC2430在單個芯片上整合了ZigBee射頻前端、內(nèi)存和微控制器。它使用1個8位8051MCU，并具有32／64／128 KB可編程閃存和8 KB的RAM，還包含模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、幾個定時器、AESl28協(xié)同處理器、看門狗定時器、32 kHz晶振、休眠模式定時器、上電復(fù)位電路、掉電檢測電路以及21個可編程I／O引腳。
對于環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)來說。一方面需要對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的環(huán)境參數(shù)進行實時、精確地采集，整體了解監(jiān)測區(qū)域的溫度、濕度等參數(shù)分布狀況，并進行必要的預(yù)測；另一方面，當(dāng)某一參數(shù)值出現(xiàn)異常時，還要求網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能及時報警，以預(yù)防事故發(fā)生。野外環(huán)境的各種參數(shù)變化比較緩慢，但是從緩慢的變化中可以看出變化的趨勢，因而需要對環(huán)境數(shù)據(jù)做周期性的采集并向上報告，以便管理人員根據(jù)數(shù)據(jù)的變化對可能出現(xiàn)的危險提前做出預(yù)測并采取相應(yīng)的處理措施，從而盡可能避免災(zāi)難的發(fā)生。但考慮到節(jié)點的能耗要求，節(jié)點不應(yīng)該一直不停歇的對監(jiān)測區(qū)域的環(huán)境參數(shù)進行采集，因此，本系統(tǒng)傳感器節(jié)點的設(shè)計采用電池供電，中心控制節(jié)點采用穩(wěn)壓電源供電。中心控制節(jié)點與監(jiān)控中心通過串口相連。
2．2 無線傳感器節(jié)點的結(jié)構(gòu)設(shè)計
傳感器節(jié)點是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，它主要由濕度、溫度、煙塵等多路傳感器采集模塊、信號調(diào)理模塊和無線收發(fā)模塊組成，負(fù)責(zé)采集和上傳監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境參數(shù)和接收環(huán)境監(jiān)控中心發(fā)送的模式控制命令。為滿足野外無人值守的需求，設(shè)計可采用電池供電方式。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。
中心控制節(jié)點負(fù)責(zé)啟動整個網(wǎng)絡(luò)和維護節(jié)點，采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)上傳來的環(huán)境參數(shù)，并通過串口發(fā)送到監(jiān)控中心計算機上，同時偵聽串口接收中斷，用以向傳感器節(jié)點發(fā)送模式控制指令，因此，在中心控制節(jié)點的硬件平臺上可擴展使用RS232串口?？紤]到功耗等問題，電源系統(tǒng)的設(shè)計采用穩(wěn)壓電源供電，這樣電量較為充足，能夠滿足系統(tǒng)需求。除了上述特殊需求外，中心控制節(jié)點的結(jié)構(gòu)設(shè)計與傳感器節(jié)點的不同之處是其不包含傳感器組和信號調(diào)理模塊。
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