基于ZigBee技術(shù)的節水灌溉系統設計

數據處理中心的主控制芯片采用的是基于A(yíng)RM920T架構的S3C2440處理器，該處理器是一款應用于手持移動(dòng)通訊設備的32 b RISC微處理器。在本系統中，S3C2440主要負責對整個(gè)系統內的傳感器數據進(jìn)行匯集、存儲、運算并將運算結果轉換成TCP／IP協(xié)議的光纖信號接入到In-ternet中或者通過(guò)串口與GPRS模塊通信以實(shí)現數據的遠端傳輸。
2．2 ZigBee模塊設計
ZigBee無(wú)線(xiàn)通信芯片選用的是TI公司的CC2430F128，它是全球首個(gè)真正意義上的系統級ZigBee芯片，其射頻收發(fā)器工作在2．4 GHz ISM(IndustryScience Medical)頻段，采用低電壓(2．0～3．6 V)供電，接收發(fā)射電流為27 mA，接收信號靈敏度高達-92 dBm、最大發(fā)射功率為+O．6 dBm、最大傳送速率為250 Kb／s，硬件支持CSMA／CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)和RSSI(Received Signal Strength Indicator)功能。由于其屬于高頻器件，因此本系統將其進(jìn)行了模塊化設計，其原理圖如圖3所示。

在射頻電路部分使用了一個(gè)非平衡天線(xiàn)，連接非平衡變壓器可使天線(xiàn)性能更好。電路中的非平衡變壓器由電容C2和電感L1，L2，L3以及微波傳輸線(xiàn)組成，整個(gè)結構滿(mǎn)足RF輸入／輸出匹配電阻(50 Ω)的要求。其內部的T／R交換電路完成LNA和PA之間的交換。R221和R261為偏置電阻，電阻R221主要用來(lái)為32MHz的晶振提供一個(gè)合適的工作電流。32MHz的石英諧振器(X1)和2個(gè)電容(C191和C211)構成高速時(shí)鐘電路。32. 768 kHz的石英晶體(X2)與2個(gè)電容(C441和C431)構成低速時(shí)鐘電路。在模塊的外圍，采用MAX706S看門(mén)狗芯片，在程序出現異常時(shí)為其提供可靠復位。同時(shí)S3C2440的串口1與CC2430模塊的串口0相連，為S3C2440提供了訪(fǎng)問(wèn)ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )數據的接口。
2．3 其他硬件電路設計
S3C2440在接收到CC2430模塊發(fā)送來(lái)的數據后，需要對其進(jìn)行分類(lèi)存儲，以備在歷史數據查詢(xún)時(shí)使用。本系統采用S3C2440來(lái)驅動(dòng)FLASH存儲設備SD卡的讀寫(xiě)，S3C2440具有專(zhuān)用的引腳通過(guò)SDIO模式來(lái)驅動(dòng)SD卡，使用起來(lái)十分方便。GPRS模塊的接口設計相對來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，S3C 2440的串口2通過(guò)MAX3232將TTL電平傳換成RS 232電平后即可與GPRS模塊相連。
由于農場(chǎng)環(huán)境的特殊性，不可能為每個(gè)ZigBee節點(diǎn)進(jìn)行單獨供電，因此本系統采用太陽(yáng)能電池與普通干電池相結合的方式為其提供電源，在太陽(yáng)能電池電量充足的時(shí)候，采用太陽(yáng)能電池供電，當太陽(yáng)能電池電量不足或者出現故障時(shí)切換到干電池端，利用干電池進(jìn)行供電。