基于zigbee无线网络的温度采集系统设计

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1、第2l02卷10年第2月2期题错廖V01．12No．2Feb．2010doi：lO．3969／j．issn．1563-4795．2010．02．014基于ZigBee无线网络的温度采集系统设计邓磊，王子敬，范玲俐(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：针对传统分布式温度监测系统的布线问题，提出了利用ZigBee~L线网络技术实现分布式温度检测系统的实现方案。该方案通过基于ZigBee技术的无线收发微处理~-CC2430vx协调器节点、传感器节点的硬件设计和软件的设计流程，成功组建了一个大范

2、围的立体Z唔-Bee无线网络，并通过网络得到了各传感器节点的温度监测，从而使检测过程十分简单有效。关键字：ZigBee~L~L网络；CC2430；ZigBee协调器；传感器节点0引言地址和64位长地址，因而具有较大网络容量。它的应用层可根据用户的需要进行开发利用。其在粮库温控系统、冷库温控系统、智能化建ZigBee协议栈结构如图1所示。筑控制系统、中央空调系统等众多应用系统中，都需要多点分布式温度测量系统。传统的多点分布式温度测量系统多采用有线传输方式。需要在现场进行大量布线这给系统的布设、维护和更新升级

3、带来诸多不便。本文设计的仓库温度监控系统采用ZigBee技术的无线通信网络来对仓库各图1ZigBee协议栈结构点温度进行连续24h的监控．从而使管理者可以在控制室随时了解仓库现场的温度信息。ZigBee技术具备强大的设备联网功能，它支持星型结构、网状结构和树形结构等三种主要的1ZigBee：~线网络自组织无线网络类型。特别是网状结构．它具有很强的网络健壮性和系统可靠性。本设计就是采ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网用树形结构来扩大通信区域。络技术，它是一种介于无线标记和蓝牙之间的无线技术方案。Z

4、igBee的基础是IEEE802．15．4。它2分布式温度采集系统原理规定’TZigBee的物理层和媒体接入控制层。Zig．Bee的工作频段分别为868MHz、915MHz、2．4本系统由三类节点组成：ZigBee协调器节GHz三个频段，其中频段868MHz定义了1个频点、路由器节点、传感器节点。图2所示是其组道；频段915MHz定义了10个频道：频段2．4GHz成示意图，其中ZigBee协调器是分布式处理中定义了16个频道。ZigBee技术采用CSMA—CA的信心，即汇聚节点。多个传感器节点置于不同的监

5、道接人方式，可有效避免通信的冲突。ZigBee网测区域．每个传感器节点会先把数据传给汇聚节络层协议由ZigBee联盟制定，其设备可以构造成点，然后汇聚节点把数据通过串口传给上位机做星型网络或点对点的网络．连接地址分为l6位短进一步处理并显示给用户。协调器节点可以与多个传感器节点通信，这样可以使本系统同时监测多个区域，何时检测哪个区域通常由用户通过协收稿日期：2009—09—11WWl／)．ecda．cn2010．2电子元器件主用39第12卷第2期电子元嚣件壶用V0l_12No．22010年2月Electr

6、onicComponent＆DeviceApplicationsFeb．2010l工控机IlRF．PPF．NRXDTXDCC24301-Zigbee协调器节点：2，3～路由器节点13一传感器节点图3ZigBee~调器节点硬件结构图42ZigBee~线网络分布式温度采集系统示意图调器节点来控制。当被检测区域的障碍物较多或极天线)时，为了优化性能，应当使用不平衡变者协调器节点距离传感器节点较远时，可以通过压器。不平衡变压器可以运行在使用低成本的单增加路由器节点来增强网络的稳定性。当用户没独电感器和电容器的场合

7、。电源模块用于CC2430有数据请求时。传感器节点只进行低功耗的信道的数字I／0和部分模拟I／O的供电，供电电压为扫描。2．0—3．6V。CC2430可以同时接32MHz和32．768kHz的两种频率的晶振电路，以满足不同的要求。3节点的硬件设计串口电路用于CC2430将接收到的数据传送给上位工控机，由于上位工控机与CC2430的电平不一3．1ZigBeeSi~线收发器CC2430致。所以需要一个MAX232电平转换电路。无线模块可选用无线收发器CC2430来实现。3．3路由器节点的硬件设计CC2430是

8、挪威Chipcon公司的一款真正符合路由器节点的主要任务是将不同区域的数据IEEE802．15．4标准的片~ZigBee产品。CC2430采用Chipcon公司最新的SmartRF03技术和0．18I．zm从传感器节点路由到协调器节点，因此，该电路比较简单。该节点由无线收发器CC2430、射频天CMOS工艺制造，采用7x7mmQLP48封装。该芯线RF、电源模块和晶振电路组成。片除了包括RF收发器外，还集成了加强型8051MC