基于ZigBee的煤礦監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計

2.4網(wǎng)關(guān)節(jié)點的硬件設(shè)計

網(wǎng)關(guān)節(jié)點又稱Sink節(jié)點，其處理、存儲和通信能力都較強，可發(fā)布監(jiān)測任務(wù)，并把采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到外部網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)煤礦井下的特殊要求，網(wǎng)關(guān)的硬件體系結(jié)構(gòu)包括主處理器，存儲模塊，無線通信模塊、接口模塊、電源模塊等。而CC2430內(nèi)嵌的8051微控制器核不能滿足要求，網(wǎng)關(guān)微處理器選用Intel公司的PXA255處理器。它是一個高性能、低能耗的RISE處理器。圖4是網(wǎng)關(guān)節(jié)點結(jié)構(gòu)框圖，它帶有USB數(shù)據(jù)端口和RS232數(shù)據(jù)端口，可通過開關(guān)切換，便于網(wǎng)關(guān)與外部網(wǎng)絡(luò)或處理終端間的連接。TTL與RS232電平轉(zhuǎn)換單元選用MAX3316，可在2.25～3.0 V電源電壓內(nèi)實現(xiàn)兩通道雙向電平轉(zhuǎn)換，可直接操作CC2430的串行數(shù)據(jù)線和控制線。CC2430的外圍電路設(shè)計與傳感器節(jié)點設(shè)計相同。

3節(jié)點軟件設(shè)計

盡管可根據(jù)需要靈活配置處于不同層次、不同位置、具有不同作用的節(jié)點結(jié)構(gòu)，但其應(yīng)用程序則有所差別。其相同點是節(jié)點采用串口通信模式，利用中斷實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。節(jié)點有兩個任務(wù)：一是發(fā)送接收本節(jié)點數(shù)據(jù)，二是接收處理并轉(zhuǎn)發(fā)其他從節(jié)點數(shù)據(jù)。圖5為傳感器節(jié)點的程序流程圖。節(jié)點一般處于休眠狀態(tài)，只有當(dāng)中斷請求時才被激活。

4結(jié)語

基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建的煤礦無線監(jiān)測系統(tǒng)采用簇1樹網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｏ到y(tǒng)設(shè)計中，無線傳感器節(jié)點以CC2430內(nèi)嵌的低功耗8051微控制器為核心，實現(xiàn)無線通信。當(dāng)節(jié)點處于休眠狀態(tài)時有中斷請求才能激活節(jié)點工作，采用串行中斷接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。利用這種模式建立的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有良好的穩(wěn)定性和較高的通信效率。