基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的傳感器實(shí)驗平臺設計

工作時(shí)實(shí)驗室各工位的采集儀均可選擇電池或墻上電源供電，且各終端和協(xié)調器都通過(guò)USB射頻模塊進(jìn)行ZigBee角色的配置。需要說(shuō)明的是，之所以不將每個(gè)傳感器作為終端節點(diǎn)是因為這樣做需要為每個(gè)節點(diǎn)都配置A／D轉換模塊，不利于利用原有設備，且增加成本和系統復雜度。在不需進(jìn)行無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)時(shí)，仍可直接將采集儀通過(guò)USB接口接入各工位PC機，然后按傳統的實(shí)驗平臺架構進(jìn)行實(shí)驗。
可以看出，這一實(shí)驗平臺在不需要改動(dòng)原有設備的前提下，只要增加兩個(gè)射頻模塊(其中協(xié)調器端可在市場(chǎng)直接采購ZigBee USB Dongle模塊)就可以實(shí)現無(wú)線(xiàn)化擴展，其升級成本低。它兼顧了傳統實(shí)驗模式，更重要的是因為其移動(dòng)性強的特點(diǎn)，如果采集儀采用電池供電，其實(shí)驗空間甚至可擴展到野外，這與國外學(xué)校教學(xué)中流行的探究性實(shí)驗的開(kāi)展模式相符，這也是本文改進(jìn)設計的目標所在。

2 實(shí)驗平臺的設計
2．1 采集儀的設計與工作過(guò)程
由之前的分析可知，改造的關(guān)鍵之處在于采集儀的設計，采集儀通過(guò)ZigBee射頻模塊①以終端節點(diǎn)的形式加入ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。它采用ST公司基于Cortex-M3核的STM32F103R6T6處理器，可選擇電池或墻上電源供電，可方便地進(jìn)行移動(dòng)式測量，如圖3所示。該處理器本身具有：1個(gè)USB接口，2個(gè)12位的ADC，20 KBSRAM，128KB FLASH等，這已經(jīng)可以滿(mǎn)足本采集儀的所有技術(shù)需求。由于STM32F103R6T6內部自帶多路A／D轉換器，所以電路得到了極大簡(jiǎn)化。ZigBee RF無(wú)線(xiàn)芯片采用TI的CC2430，其內部具有一個(gè)8051單片機專(zhuān)門(mén)用于ZigBee協(xié)議棧處理，工作在2．4GHz頻段，數據通信速率可達250Kh／s，可與STM32F103R6T6進(jìn)行方便的接口配接，其電路如圖4所示。