分布式無(wú)線(xiàn)溫度報警系統硬件設計

在糧庫溫控系統、冷庫溫控系統、智能化建筑控制系統、中央空調系統等眾多應用系統中都需要多點(diǎn)分布式溫度測量系統。傳統的多點(diǎn)分布式溫度報警系統大多采用有線(xiàn)傳輸方式，布線(xiàn)繁瑣、耗材多、造價(jià)高、功耗大、擴展性能差、更新升級代價(jià)大、影響美觀(guān)。而且由于采用硬線(xiàn)連接，線(xiàn)路容易老化或遭到腐蝕、磨損等，故障發(fā)生率和誤報率高。
本文將ZigBee技術(shù)與溫度測量技術(shù)結合起來(lái)，構成單總線(xiàn)、低功耗、抗干擾能力強、組網(wǎng)靈活的分布式無(wú)線(xiàn)溫度報警系統，避免了有線(xiàn)系統帶來(lái)的諸多不便，提高了溫度采集監控的性能。

1 分布式無(wú)線(xiàn)溫度報警系統總體設計
分布式無(wú)線(xiàn)溫度報警系統主要由3個(gè)部分組成： 溫度采集終端、協(xié)調器和監控終端。分布式無(wú)線(xiàn)溫度報警系統的整體架構如圖1所示。

其中溫度采集終端功能為完成溫度信息的自動(dòng)采集和無(wú)線(xiàn)傳輸。協(xié)調器功能為負責整個(gè)傳輸系統的初始化，提供安全管理服務(wù)，通過(guò)串口接口與監控終端的單片機進(jìn)行數據通信。監控終端的功能為對協(xié)調器設備上傳的數據進(jìn)行分析并作出相應的處理。

2 溫度采集終端硬件設計
溫度采集終端由CC2430、DS18B20、RT9002、LED、電源電路等組成。智能型溫度傳感器DS18B20的輸出為數字信號，直接連接到CC2430的I2C口。采集終端采用電池供電方式，5V鋰電池經(jīng)XC6221A302MR降壓至3．3V供終端節點(diǎn)使用。采集終端硬件部分原理圖如圖2所示。

2．1 CC2430芯片介紹
CC2430是Chipeon公司推出的用來(lái)實(shí)現嵌入式ZigBee應用的片上系統。它支持2．4 GHz IEEE 802．15．4／ZigBee協(xié)議。該芯片延用以往CC2420芯片的結構，在單個(gè)芯片上集成ZigBee射頻(RF)前端、內存和微控制器。它使用一個(gè)8位MCU(8051)，具有32／64／128kB可編程閃存
和8kB的RAM，還包含模／數轉換器(ADC)、幾個(gè)定時(shí)器、AES-128安全協(xié)議處理器、32kHz晶振的休眠模式定時(shí)器、上電復位電路和掉電檢測電路。CC2430的低功耗無(wú)線(xiàn)通信能力、高性能的處理和傳輸能力以及網(wǎng)絡(luò )容量大等獨特的設計使其成為分布式無(wú)線(xiàn)溫度監測報警系統硬件實(shí)現的最佳選擇之一。
2．2 DS18B20芯片介紹
DS18B20是美國Dallas公司生產(chǎn)的“一線(xiàn)總線(xiàn)”接口的數字化傳感器。其具體功能特點(diǎn)為：3．0～5．5V單電源供電；微型化、低功耗、抗干擾能力強、易與微處理器接口；溫度測量范圍為-55～+125℃，測溫分辨率可達0．5℃；3引腳TO-92小體積封裝(GND腳接地，DQ腳作為信號線(xiàn)，VCC腳接電源)；可編程為9～12位A／D轉換精度；只需一根端口線(xiàn)就能與MCU通訊；每只DS18B20有惟一的序列號并可存入其ROM中，便于實(shí)現多芯片多點(diǎn)測量；在使用中不需要任何外圍元件；用戶(hù)可自設定非易失性的報警上下限值。本系統采用DS18B20可以簡(jiǎn)化系統結構，提高系統可靠性，能較好地對環(huán)境復雜的場(chǎng)所進(jìn)行長(cháng)時(shí)間溫度采集。