解讀ZigBee無線終端溫度測試系統電路 —電路圖天天讀（85）

　　隨著人們生活水平的提高，食品的安全衛生越來越受到人們的重視。每年技術監督部門都要對全市各冷庫食品進行抽檢，檢查后發現市民每年消費的農產品及其他易腐食品中有很大部分就是因為冷藏、冷凍未達到要求而變質的，因此對冷庫溫度的實時監測對于貯藏品的質量保證顯得尤為重要。由于ZigBee應用的低帶寬要求，ZigBee節點可以在大部分時間內為睡眠模式，以節省電池能量。當接收到廣播信標時被喚醒并迅速發送數據，然后重新進入睡眠模式。ZigBee可以在15毫秒或更短的時間內由睡眠模式進入活動模式，因此即使處于睡眠的節點也可以實現低時延的目的。

　　系統硬件電路設計

　　單個冷庫溫度無線監測系統的下位機主要是由單片機與溫度傳感器、無線射頻收發器、鍵盤電路、顯示電路、時鐘電路等構成，上位機由單片機與無線射頻收發器構成。下面將主要介紹上述幾個模塊的電路設計。上位機與下位機的單片機AT89C51的最小系統均如圖3所示，圖中外接晶體以及電容C2、C3構成并聯諧振電路，它們起穩定振蕩頻率、快速起振的作用，其值均為30PF左右，晶振頻率選6MHZ。外接復位信號采用的是上電復位和手動復位的結合。

　　本系統為多點溫度測試，溫度傳感器DS18B20既可寄生供電也可外部電源供電。為了盡可能減少使用單片機的I/O口，我們采用外部電源供電方式。同時注意單總線上所掛接的DS18B20的數目不宜超過8個，否則需考慮總線驅動問題。其硬件連接電路如圖4所示：

　　XBee Pro模塊自帶軟件包，可以直接實現點對點的無線通訊，但需要提前將XBee Pro模塊進行匹配，才能實現數據的無線通訊功能。因為單片機管腳電壓為5V，而XBee Pro模塊的管腳電壓為3.3V，故若將兩模塊連接需使用光電隔離。其中上位機與下位機分別都有XBee Pro模塊與單片機的連接，其硬件連接均如圖5，設計采用的是獨立式鍵盤，以查詢方式工作。直接用I/O口線構成單個按鍵電路，每個按鍵占用一條I/O口線，每個按鍵的工作狀態相互不會產生影響，其接口電路如圖6所示：

　　P2.1口表示起動鍵，起動系統工作。P2.2口表示停止鍵，停止系統工作。P2.3口表示通道切換鍵，選擇要觀察的那路溫度。P2.4口表示設限鍵，設定系統工作環境的范圍。P2.5口表示加一鍵，數字“+”鍵，按一下則上限溫度設定值加1。P2.6口表示減一鍵，數字“—”鍵，按一下則下限溫度設定值減1。

　　顯示電路采用的是如圖7所示的共陰極七段數碼管，顯示方式為節約硬件資源的動態掃描方式。

　　DSl337是一種超小型的串行實時時鐘芯片，除了具有其他時鐘芯片所具有的記錄秒、分、時、星期、日、月、年，鬧鐘，可編程方波輸出外，最大的特點是體積小，連線少，性能良好。下位機單片機AT89C51與串行時鐘DS1337的硬件連接如圖8所示（其中R1=R1=R3=R4=3K）：

　　NE56604能為多種微處理器和邏輯系統提供復位信號，其門限電平為4.2V。在電源突然掉電或電源電壓下降到低于門限電平時，NE56604將產生精確的復位信號。要實現上位機單片機的輸出信號與監測單元PC機的通訊，通常利用監測單元PC機配置的異步通信適配器，通過MAX232電平轉換器即可實現。其電平轉換電路如圖10所示：

　　低溫有毒的環境中解脫出來，為企業節約人力成本，又可以方便我們隨時對其現場環境溫度進行監控。毫無疑問，在監溫系統中應用無線傳感器技術以及適于它的ZigBee無線通信協議，是現在及將來冷庫溫度監控的研究熱點并具有廣泛的應用前景。
電子發燒友網技術編輯點評分析：

　　本文介紹了冷庫溫度無線監測系統，采用了近年發展起來的ZigBee無線通信技術，在數據傳輸時，一旦建立了數據傳輸鏈路，后續的數據幀傳輸就可以直接采用CSMA.CA機制，點對點沿樹傳輸直到完成所有數據幀的傳輸。
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