基于zigBee無線網絡的溫度采集系統設計

2 分布式溫度采集系統原理
本系統由三類節點組成：ZigBee協調器節點、路由器節點、傳感器節點。圖2所示是其組成示意圖，其中ZigBee協調器是分布式處理中心，即匯聚節點。多個傳感器節點置于不同的監測區域，每個傳感器節點會先把數據傳給匯聚節點，然后匯聚節點把數據通過串口傳給上位機做進一步處理并顯示給用戶。協調器節點可以與多個傳感器節點通信，這樣可以使本系統同時監測多個區域，何時檢測哪個區域通常由用戶通過協調器節點來控制。當被檢測區域的障礙物較多或者協調器節點距離傳感器節點較遠時，可以通過增加路由器節點來增強網絡的穩定性。當用戶沒有數據請求時，傳感器節點只進行低功耗的信道掃描。

3 節點的硬件設計
3．1 ZigBee無線收發器CC2430
無線模塊可選用無線收發器CC2430來實現。CC2430是挪威Chipcon公司的一款真正符合IEEE802．15．4標準的片上ZigBee產品。CC2430采
用Chipcon公司最新的SmaitRF03技術和0．18μmCMOS工藝制造，采用7×7 mm QLP48封裝。該芯片除了包括RF收發器外，還集成了加強型805lMCU、32／64／128 KB的Flash內存、8 KB的RAM、ADC、DMA和看門狗等。CC2430工作在2．4GHz頻段，采用低電壓(2．O～3．6 V)供電，且功耗很低(接收數據時為27 mA，發送數據時為25 mA)、靈敏度高(-97 dBm)、最大輸出為24dBm、最大傳送速率為250 kb／s。CC2430的外圍元件數目很少，它使用非平衡天線，因為連接非平衡變壓器可使天線性能更好。CC2430無線單片機在待機時的電流消耗僅0．2μA，在32 kHz晶體時鐘下運行時的電流消耗小于1 μA。因此，使用小型電池壽命可以長達10年。
3．2 ZigBee協調器節點的硬件設計
ZigBee協調器節點硬件設計如圖3所示，該節點由無線收發器CC2430、射頻天線RF、電源模塊、晶振電路和串口電路組成。RF的輸入／輸出是高阻和差動的，用于RF口最合適的差動負載是(115+j180)Ω。當使用不平衡天線(例如單極天線)時，為了優化性能，應當使用不平衡變壓器。不平衡變壓器可以運行在使用低成本的單獨電感器和電容器的場合。電源模塊用于CC2430的數字I／O和部分模擬I／O的供電，供電電壓為2．0～3．6 V。CC2430可以同時接32 MHz和32．768kHz的兩種頻率的晶振電路，以滿足不同的要求。串口電路用于CC2430將接收到的數據傳送給上位工控機，由于上位工控機與CC2430的電平不一致，所以需要一個MAX232電平轉換電路。

3．3 路由器節點的硬件設計
路由器節點的主要任務是將不同區域的數據從傳感器節點路由到協調器節點，因此，該電路比較簡單，該節點由無線收發器CC2430、射頻天線RF、電源模塊和晶振電路組成。