基于ZigBee和PLC技術(shù)的社區監護系統

　　社區監護系統的硬件設計

　　ZigBee傳感節點(diǎn)的硬件設計

　　基于ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的家庭監護單元由于應用環(huán)境主要是家庭，網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍小，因此可直接采用星型拓撲結構，即網(wǎng)絡(luò )主要由 3~5 個(gè)傳感器節點(diǎn)，即 RFD 節點(diǎn)(Reduce Function Device，簡(jiǎn)稱(chēng) RFD)和一個(gè)主節點(diǎn)，即FFD 節點(diǎn)(Full Function Device)組成。雖然 RFD 節點(diǎn)和 FFD 節點(diǎn)實(shí)現具體功能的不同，但為了增加通用性和方便維護，傳感器節點(diǎn)的基本電路相同。本文采用Freescale公司推出符合ZigBee 標準的MC13192射頻芯片。由于MC13192的射頻信號采用差分方式，而倒F型天線(xiàn)為單端天線(xiàn)，所以在芯片和天線(xiàn)之間使用巴倫電路，以達到最佳收發(fā)效果。本方案使用了巴倫電路專(zhuān)用芯片LDB212G4020C。UPG2012TK是射頻開(kāi)關(guān)，工作頻率為0.5~2.5GHz，具有非常低的介入損耗和很高的隔離性能;封裝形式為6引腳的短引腳小型貼片封裝，可減小電路板占用面積。

　　另外，由于TI MSP430 系列單片機是一種超低功耗的混合信號控制器，其中包括一系列器件，針對不同的應用而由不同的模塊組成。這些微控制器可用電池供電，而且使用時(shí)間長(cháng)。具有16 位 RISC 結構，CPU 中的16個(gè)寄存器和常數發(fā)生器使 MSP430 微控制器能達到最高的代碼效率;靈活的時(shí)鐘源可以使器件達到最低的功耗;數字控制的振蕩器(DCO)可使器件從低功耗模式迅速喚醒，在少于6s的時(shí)間內激活到活躍的工作方式。是一種低功耗類(lèi)型的單片機，特別適合于電池應用的場(chǎng)合或手持設備。其中，MSP430F449單片機內部集成了60kB FLASH 存儲模塊，2kB RAM，6個(gè)I/O端口以及12位高精度模數轉換模塊ADC12等。較小的封裝和極低的功耗使其可以理想地與MC13192 結合，作為基于ZigBee 技術(shù)的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。

　　MSP430F449和MC13192 通過(guò)SPI 總線(xiàn)連接。MSP430F449的SPI 接口工作在主機模式，是數據傳輸的控制方;MSP430F449設為從機模式。MSP430F449通過(guò)4 線(xiàn)SPI接口對MC13192 的內部寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，從而完成對MC13192 的控制以及數據通信。

　　電力線(xiàn)調制解調器

　　力合微電子具有電力線(xiàn)通信與控制基于多載波快速跳頻的專(zhuān)利技術(shù)，專(zhuān)門(mén)針對國內電網(wǎng)環(huán)境而設計，具有較好的抗干擾性能，實(shí)現電力線(xiàn)可靠數據傳輸與控制。其專(zhuān)用芯片LME2200使用靈活、方便，為各種電力線(xiàn)通信與控制應用提供了一款優(yōu)化的芯片方案。因此本文采用了LME2200芯片，調制解調器的硬件框圖如圖3所示。

　　該電路由信號發(fā)送電路、信號接收電路和過(guò)零檢測電路等組成，基本電路如圖4所示。