解讀ZigBee無線終端溫度測試系統(tǒng)電路 —電路圖天天讀（85）

　　隨著人們生活水平的提高，食品的安全衛(wèi)生越來越受到人們的重視。每年技術(shù)監(jiān)督部門都要對全市各冷庫食品進(jìn)行抽檢，檢查后發(fā)現(xiàn)市民每年消費(fèi)的農(nóng)產(chǎn)品及其他易腐食品中有很大部分就是因?yàn)槔洳亍⒗鋬鑫催_(dá)到要求而變質(zhì)的，因此對冷庫溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測對于貯藏品的質(zhì)量保證顯得尤為重要。由于ZigBee應(yīng)用的低帶寬要求，ZigBee節(jié)點(diǎn)可以在大部分時(shí)間內(nèi)為睡眠模式，以節(jié)省電池能量。當(dāng)接收到廣播信標(biāo)時(shí)被喚醒并迅速發(fā)送數(shù)據(jù)，然后重新進(jìn)入睡眠模式。ZigBee可以在15毫秒或更短的時(shí)間內(nèi)由睡眠模式進(jìn)入活動(dòng)模式，因此即使處于睡眠的節(jié)點(diǎn)也可以實(shí)現(xiàn)低時(shí)延的目的。

　　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

　　單個(gè)冷庫溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)的下位機(jī)主要是由單片機(jī)與溫度傳感器、無線射頻收發(fā)器、鍵盤電路、顯示電路、時(shí)鐘電路等構(gòu)成，上位機(jī)由單片機(jī)與無線射頻收發(fā)器構(gòu)成。下面將主要介紹上述幾個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)。上位機(jī)與下位機(jī)的單片機(jī)AT89C51的最小系統(tǒng)均如圖3所示，圖中外接晶體以及電容C2、C3構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，它們起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為30PF左右，晶振頻率選6MHZ。外接復(fù)位信號采用的是上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位的結(jié)合。

　　本系統(tǒng)為多點(diǎn)溫度測試，溫度傳感器DS18B20既可寄生供電也可外部電源供電。為了盡可能減少使用單片機(jī)的I/O口，我們采用外部電源供電方式。同時(shí)注意單總線上所掛接的DS18B20的數(shù)目不宜超過8個(gè)，否則需考慮總線驅(qū)動(dòng)問題。其硬件連接電路如圖4所示：

　　XBee Pro模塊自帶軟件包，可以直接實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的無線通訊，但需要提前將XBee Pro模塊進(jìn)行匹配，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線通訊功能。因?yàn)閱纹瑱C(jī)管腳電壓為5V，而XBee Pro模塊的管腳電壓為3.3V，故若將兩模塊連接需使用光電隔離。其中上位機(jī)與下位機(jī)分別都有XBee Pro模塊與單片機(jī)的連接，其硬件連接均如圖5，設(shè)計(jì)采用的是獨(dú)立式鍵盤，以查詢方式工作。直接用I/O口線構(gòu)成單個(gè)按鍵電路，每個(gè)按鍵占用一條I/O口線，每個(gè)按鍵的工作狀態(tài)相互不會產(chǎn)生影響，其接口電路如圖6所示：

　　P2.1口表示起動(dòng)鍵，起動(dòng)系統(tǒng)工作。P2.2口表示停止鍵，停止系統(tǒng)工作。P2.3口表示通道切換鍵，選擇要觀察的那路溫度。P2.4口表示設(shè)限鍵，設(shè)定系統(tǒng)工作環(huán)境的范圍。P2.5口表示加一鍵，數(shù)字“+”鍵，按一下則上限溫度設(shè)定值加1。P2.6口表示減一鍵，數(shù)字“—”鍵，按一下則下限溫度設(shè)定值減1。

　　顯示電路采用的是如圖7所示的共陰極七段數(shù)碼管，顯示方式為節(jié)約硬件資源的動(dòng)態(tài)掃描方式。

　　DSl337是一種超小型的串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，除了具有其他時(shí)鐘芯片所具有的記錄秒、分、時(shí)、星期、日、月、年，鬧鐘，可編程方波輸出外，最大的特點(diǎn)是體積小，連線少，性能良好。下位機(jī)單片機(jī)AT89C51與串行時(shí)鐘DS1337的硬件連接如圖8所示（其中R1=R1=R3=R4=3K）：

　　NE56604能為多種微處理器和邏輯系統(tǒng)提供復(fù)位信號，其門限電平為4.2V。在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時(shí)，NE56604將產(chǎn)生精確的復(fù)位信號。要實(shí)現(xiàn)上位機(jī)單片機(jī)的輸出信號與監(jiān)測單元PC機(jī)的通訊，通常利用監(jiān)測單元PC機(jī)配置的異步通信適配器，通過MAX232電平轉(zhuǎn)換器即可實(shí)現(xiàn)。其電平轉(zhuǎn)換電路如圖10所示：

　　低溫有毒的環(huán)境中解脫出來，為企業(yè)節(jié)約人力成本，又可以方便我們隨時(shí)對其現(xiàn)場環(huán)境溫度進(jìn)行監(jiān)控。毫無疑問，在監(jiān)溫系統(tǒng)中應(yīng)用無線傳感器技術(shù)以及適于它的ZigBee無線通信協(xié)議，是現(xiàn)在及將來冷庫溫度監(jiān)控的研究熱點(diǎn)并具有廣泛的應(yīng)用前景。
電子發(fā)燒友網(wǎng)技術(shù)編輯點(diǎn)評分析：

　　本文介紹了冷庫溫度無線監(jiān)測系統(tǒng)，采用了近年發(fā)展起來的ZigBee無線通信技術(shù)，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，一旦建立了數(shù)據(jù)傳輸鏈路，后續(xù)的數(shù)據(jù)幀傳輸就可以直接采用CSMA.CA機(jī)制，點(diǎn)對點(diǎn)沿樹傳輸直到完成所有數(shù)據(jù)幀的傳輸。
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