基于ZigBee技術(shù)的奶?；顒?dòng)量采集系統設計
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2．1 奶牛計步器設計
考慮到奶牛計步器應用的特殊場(chǎng)合環(huán)境，就要求計步器要具有防水、防潮、防撞、體積小，重量輕、功耗低等特點(diǎn)，因此需要把所有的器件全密封于計步器的塑料盒內。由于天線(xiàn)也密封于計步器盒內，這將會(huì )減小節點(diǎn)間的通信距離。同時(shí)，為了降低功耗，使計步器電池工作時(shí)間盡可能長(cháng)，不在計步器里使用功放器件。另外，計步器佩戴在奶牛脖子上，當奶牛臥倒時(shí)，計步器距離地面的高度降低，也會(huì )減小通信距離，在試驗中，發(fā)現當計步器距離地面約1 m時(shí)，其與中心節點(diǎn)的通信距離約60 m，若將計步器放置在地面上，這個(gè)距離只能為20 m。給路由節點(diǎn)加裝功率放大器可以解決這個(gè)通信距離的問(wèn)題。
奶牛運動(dòng)的步數采集傳感器采用CLA-3全向微型振動(dòng)傳感器，此種傳感器具有全向檢測、靈敏度可調、抗干擾能力強、體積小、可靠性高、全密封式封裝防水防塵等特點(diǎn)，輸出開(kāi)關(guān)信號可直接與TTL電路或單片機電路接口。
奶牛計步器由3．6 V的電池供電，其結構圖如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/156566.htm
2．2 路由節點(diǎn)設計
路由節點(diǎn)固定布置在牛舍的頂棚下，布置時(shí)應根據節點(diǎn)間的通信距離合理布置，使得每個(gè)終端節點(diǎn)都處于ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )信號的覆蓋范圍內，其結構如圖3所示。
其中，CC2591是一款高性能、低成本的2．4 GHz射頻(RF)前端，集成了可將輸出功率提高+22 dBm的功率放大器以及可將接收機靈敏度提高+6 dB的低噪聲放大器，可使兩點(diǎn)間的通信距離達到約1 000 m，明顯地增加了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的覆蓋范圍。電源電路選用市電，將220 V交流電轉換為3．6 V直流電。備用電源為3．6 V電池，在市電停電時(shí)使用，可使整個(gè)ZigBee無(wú)線(xiàn)系統在停電時(shí)正常工作。
2．3 中心節點(diǎn)設計
中心節點(diǎn)由電源電路、備用電源、時(shí)鐘電路、天線(xiàn)電路和串口電路組成，也由市電供電，串口電路可將中心節點(diǎn)接收到的數據上傳至PC機。
3 系統軟件設計
對于計步器，當奶牛運動(dòng)時(shí)，CLA-3全向微型振動(dòng)傳感器會(huì )發(fā)出脈沖信號，每一個(gè)脈沖也是一個(gè)外部中斷信號，CC2430的中斷服務(wù)程序將會(huì )記錄外部中斷發(fā)生的次數，然后每隔1 h定時(shí)地將采集到的步數發(fā)送給中心節點(diǎn)。當計步器不發(fā)送數據或沒(méi)有記錄步數時(shí)，計步器將由工作模式轉換為睡眠模式，以降低功耗。計步器每次發(fā)送的數據包括奶牛的編號、當前時(shí)段的步數和上時(shí)段的步數，在這里，發(fā)送上時(shí)段的步數是為了避免計步器在某個(gè)時(shí)段數據發(fā)送失敗或在傳送過(guò)程中數據丟失而造成的那個(gè)時(shí)段的數據遺失。
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