基于ZigBee技術的機動車綜合檢測系統(tǒng)的研究
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隨著無線技術應用領域的不斷擴展，工業(yè)控制領域開始使用無線通信技術進行現場數據傳輸，與有線設備相比，無線通信技術具有成本低、無需布線等優(yōu)點。近年來，面向低成本的無線網絡通信標準ZigBee備受關注，不斷開發(fā)出基于ZigBee標準的無線網絡通信設備及基于ZigBee標準的無線網絡通信技術(以下簡稱ZigBee技術)。ZigBee標準是建立在IEEE 802.15.4協(xié)議的基礎之上，具備強大的設備聯(lián)網功能。它主要支持三種自組織的無線網絡類型：星型網絡、對等網絡、簇樹狀網絡。網絡系統(tǒng)節(jié)點具有多跳路由功能，特別是能夠組成蜂窩網狀網絡結構，因此，具有很強的網絡健壯性和系統(tǒng)可靠性。
ZigBee技術具有低功耗、低成本、短時延、高容量、免布線等特點，以其為核心對現有的機動車檢測系統(tǒng)進行技術升級，將極大地簡化系統(tǒng)結構，降低生產及維護成本。
1 系統(tǒng)總體設計
完整的機動車檢測系統(tǒng)一般由后臺管理系統(tǒng)、前臺控制系統(tǒng)、現場檢測系統(tǒng)三部分組成。后臺管理系統(tǒng)由服務器、辦公系統(tǒng)、收費機等組成；前臺控制系統(tǒng)由主控計算機系統(tǒng)、前置板、光電開關、網絡系統(tǒng)、錄入程序、通信服務程序等組成；現場檢測系統(tǒng)由CO/HC分析儀、煙度計、車速檢驗臺、輪重儀、制動檢驗臺、側滑檢驗臺、前照燈檢測儀、聲級計及二次儀表等組成。基于ZigBee無線網絡的檢測系統(tǒng)框圖如圖1所示。
在檢測系統(tǒng)中采用星型拓撲結構，只有一個網絡協(xié)調器控制整個網絡的通信，主要完成網絡同步和維護設備之間的鏈接管理。在網絡中，終端設備之間不能直接通信，只能通過網絡協(xié)調器配合完成設備之間的通信。
現場檢測系統(tǒng)中每一個檢測工位的檢測設備均內置ZigBee模塊成為無線終端節(jié)點，網絡協(xié)調器通過UART接口與前臺控制系統(tǒng)中的主控機相連。應用時，將終端設備(終端節(jié)點)連接于現場檢測設備；基站(協(xié)調器)連接于前臺主控制機。終端設備部分對實時采集的數據進行濾波處理計算，處理后的數據通過芯片CC2430內部集成的ZigBee射頻( RF)前端調制成模擬信號發(fā)送出去。基站部分的CC2430將收到的遠程數據解調后通過UART接口傳輸給上位機，進一步對數據進行處理、分析、顯示、存儲和共享。由于設備一次性置于現場數據采集點，無需額外布線，降低了施工難度和成本。同時，即使某一設備出現故障，也不會影響其他設備的正常工作，增強了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。由于可以將設備帶離現場數據采集點，也使檢修工作更加方便快捷。
2 終端節(jié)點與協(xié)調器設計
終端節(jié)點由ZigBee芯片CC2430、LPC2292、外存儲器Flash、ADC模塊、RS232及RS485接口組成，負責現場檢測數據的采集、存儲與無線發(fā)送。終端節(jié)點硬件原理圖如圖2所示。CC2430是IEEE802.15.4標準的低成本、低功耗單片高集成度的解決方案，工作在ISM免費頻帶上，工作頻率為2.4 GHz。
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