分布式無線溫度報警系統硬件設計

在糧庫溫控系統、冷庫溫控系統、智能化建筑控制系統、中央空調系統等眾多應用系統中都需要多點分布式溫度測量系統。傳統的多點分布式溫度報警系統大多采用有線傳輸方式，布線繁瑣、耗材多、造價高、功耗大、擴展性能差、更新升級代價大、影響美觀。而且由于采用硬線連接，線路容易老化或遭到腐蝕、磨損等，故障發生率和誤報率高。
本文將ZigBee技術與溫度測量技術結合起來，構成單總線、低功耗、抗干擾能力強、組網靈活的分布式無線溫度報警系統，避免了有線系統帶來的諸多不便，提高了溫度采集監控的性能。

1 分布式無線溫度報警系統總體設計
分布式無線溫度報警系統主要由3個部分組成： 溫度采集終端、協調器和監控終端。分布式無線溫度報警系統的整體架構如圖1所示。

其中溫度采集終端功能為完成溫度信息的自動采集和無線傳輸。協調器功能為負責整個傳輸系統的初始化，提供安全管理服務，通過串口接口與監控終端的單片機進行數據通信。監控終端的功能為對協調器設備上傳的數據進行分析并作出相應的處理。

2 溫度采集終端硬件設計
溫度采集終端由CC2430、DS18B20、RT9002、LED、電源電路等組成。智能型溫度傳感器DS18B20的輸出為數字信號，直接連接到CC2430的I2C口。采集終端采用電池供電方式，5V鋰電池經XC6221A302MR降壓至3．3V供終端節點使用。采集終端硬件部分原理圖如圖2所示。

2．1 CC2430芯片介紹
CC2430是Chipeon公司推出的用來實現嵌入式ZigBee應用的片上系統。它支持2．4 GHz IEEE 802．15．4／ZigBee協議。該芯片延用以往CC2420芯片的結構，在單個芯片上集成ZigBee射頻(RF)前端、內存和微控制器。它使用一個8位MCU(8051)，具有32／64／128kB可編程閃存
和8kB的RAM，還包含模／數轉換器(ADC)、幾個定時器、AES-128安全協議處理器、32kHz晶振的休眠模式定時器、上電復位電路和掉電檢測電路。CC2430的低功耗無線通信能力、高性能的處理和傳輸能力以及網絡容量大等獨特的設計使其成為分布式無線溫度監測報警系統硬件實現的最佳選擇之一。
2．2 DS18B20芯片介紹
DS18B20是美國Dallas公司生產的“一線總線”接口的數字化傳感器。其具體功能特點為：3．0～5．5V單電源供電；微型化、低功耗、抗干擾能力強、易與微處理器接口；溫度測量范圍為-55～+125℃，測溫分辨率可達0．5℃；3引腳TO-92小體積封裝(GND腳接地，DQ腳作為信號線，VCC腳接電源)；可編程為9～12位A／D轉換精度；只需一根端口線就能與MCU通訊；每只DS18B20有惟一的序列號并可存入其ROM中，便于實現多芯片多點測量；在使用中不需要任何外圍元件；用戶可自設定非易失性的報警上下限值。本系統采用DS18B20可以簡化系統結構，提高系統可靠性，能較好地對環境復雜的場所進行長時間溫度采集。