基于ZigBee技術的節水灌溉系統設計

數據處理中心的主控制芯片采用的是基于ARM920T架構的S3C2440處理器，該處理器是一款應用于手持移動通訊設備的32 b RISC微處理器。在本系統中，S3C2440主要負責對整個系統內的傳感器數據進行匯集、存儲、運算并將運算結果轉換成TCP／IP協議的光纖信號接入到In-ternet中或者通過串口與GPRS模塊通信以實現數據的遠端傳輸。
2．2 ZigBee模塊設計
ZigBee無線通信芯片選用的是TI公司的CC2430F128，它是全球首個真正意義上的系統級ZigBee芯片，其射頻收發器工作在2．4 GHz ISM(IndustryScience Medical)頻段，采用低電壓(2．0～3．6 V)供電，接收發射電流為27 mA，接收信號靈敏度高達-92 dBm、最大發射功率為+O．6 dBm、最大傳送速率為250 Kb／s，硬件支持CSMA／CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)和RSSI(Received Signal Strength Indicator)功能。由于其屬于高頻器件，因此本系統將其進行了模塊化設計，其原理圖如圖3所示。

在射頻電路部分使用了一個非平衡天線，連接非平衡變壓器可使天線性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容C2和電感L1，L2，L3以及微波傳輸線組成，整個結構滿足RF輸入／輸出匹配電阻(50 Ω)的要求。其內部的T／R交換電路完成LNA和PA之間的交換。R221和R261為偏置電阻，電阻R221主要用來為32MHz的晶振提供一個合適的工作電流。32MHz的石英諧振器(X1)和2個電容(C191和C211)構成高速時鐘電路。32. 768 kHz的石英晶體(X2)與2個電容(C441和C431)構成低速時鐘電路。在模塊的外圍，采用MAX706S看門狗芯片，在程序出現異常時為其提供可靠復位。同時S3C2440的串口1與CC2430模塊的串口0相連，為S3C2440提供了訪問ZigBee無線網絡數據的接口。
2．3 其他硬件電路設計
S3C2440在接收到CC2430模塊發送來的數據后，需要對其進行分類存儲，以備在歷史數據查詢時使用。本系統采用S3C2440來驅動FLASH存儲設備SD卡的讀寫，S3C2440具有專用的引腳通過SDIO模式來驅動SD卡，使用起來十分方便。GPRS模塊的接口設計相對來說比較簡單，S3C 2440的串口2通過MAX3232將TTL電平傳換成RS 232電平后即可與GPRS模塊相連。
由于農場環境的特殊性，不可能為每個ZigBee節點進行單獨供電，因此本系統采用太陽能電池與普通干電池相結合的方式為其提供電源，在太陽能電池電量充足的時候，采用太陽能電池供電，當太陽能電池電量不足或者出現故障時切換到干電池端，利用干電池進行供電。