基于ZigBee技術(shù)的溫度監測系統的研究

2 溫室大棚分布式監測系統的工作原理及zigBee網(wǎng)絡(luò )在系統中的工作架構
溫室大棚分布式監測系統的工作原理為：由網(wǎng)狀分布的ZigBee節點(diǎn)通過(guò)溫度傳感器和濕度傳感器采集數據然后將數據傳送至主節點(diǎn)，由主節點(diǎn)再將匯總的數據通過(guò)PTR2000傳送至上位機，上位機將數據存入ACCESS數據庫表中，上位機的軟件可以顯示實(shí)時(shí)數據，歷史數據，并對數據進(jìn)行處理對管理者提出合理的建議，并分析歷史數據做出智能化的管理。
其中網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )是基于ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的，其網(wǎng)絡(luò )架構如圖1所示。

基于ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )平臺的溫室大棚分布式監測系統具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
(1)無(wú)須布設通信線(xiàn)路，各設備之間實(shí)現無(wú)線(xiàn)自動(dòng)組網(wǎng)連接，即降低了系統安裝成本。
(2)由于整個(gè)通信系統的各個(gè)模塊具有高集成度，高可靠性和低功耗，低成本，體積小等優(yōu)點(diǎn)，維護保養十分方便。
(3)卓越的物理性能，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )所使用的無(wú)線(xiàn)頻率是國際通用的免費頻段(2．4～2．48 GHz ISM)，傳輸的方式是抗干擾能力強的直序擴頻方式(DSSS)。
(4)網(wǎng)絡(luò )的自組織、自愈能力強，ZigBee的自組織功能：無(wú)需人工干預，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)能夠感知其他節點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，組成結構化的網(wǎng)絡(luò )。

3 基于CC2430芯片的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)設計
CC2430是ChipconAs公司最新推出的符合2．4 GIEEE802．15．4標準的射頻收發(fā)器。利用此芯片開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)通信設備支持數據傳輸率高達250 kbps可以實(shí)現多點(diǎn)對多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。
CC2430芯片只需少量外圍部件配合就能實(shí)現信號的收發(fā)功能。圖2為該溫度檢測終端的硬件結構。

電路使用一個(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C1和電感L1、L2、L3以及一個(gè)PCB(印制板)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 Q)的要求。內部T／R交換電路完成LNA和PA之問(wèn)的交換。R1和R2為偏置電阻，R1主要用來(lái)為32 MHz的晶振提供一個(gè)合適的工作電流。用1個(gè)32 MHz的石英諧振器(xTAL1)和2個(gè)電容(C2和C3)構成一個(gè)32 MHz的晶振電路。用1個(gè)32．768 kHz的石英諧振器(XTAL2)和2個(gè)電容(C4和C5)構成一個(gè)32．768 kHz的晶振電路。電壓調節器為所有要求1．8 V電壓的引腳和內部電源供電，電容C6和C7是去耦電容，用來(lái)為電源濾波，以提高芯片工作的穩定性。溫度傳感器DS18B20的數據輸入／輸出端DQ接 P0-0引腳，該引腳具有4 mA的輸出驅動(dòng)能力。