基于ZigBee技術(shù)的奶牛活動量采集系統(tǒng)設(shè)計
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2．1 奶牛計步器設(shè)計
考慮到奶牛計步器應(yīng)用的特殊場合環(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，因此需要把所有的器件全密封于計步器的塑料盒內(nèi)。由于天線也密封于計步器盒內(nèi)，這將會減小節(jié)點間的通信距離。同時，為了降低功耗，使計步器電池工作時間盡可能長，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(dāng)奶牛臥倒時，計步器距離地面的高度降低，也會減小通信距離，在試驗中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)計步器距離地面約1 m時，其與中心節(jié)點的通信距離約60 m，若將計步器放置在地面上，這個距離只能為20 m。給路由節(jié)點加裝功率放大器可以解決這個通信距離的問題。
奶牛運(yùn)動的步數(shù)采集傳感器采用CLA-3全向微型振動傳感器，此種傳感器具有全向檢測、靈敏度可調(diào)、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、可靠性高、全密封式封裝防水防塵等特點，輸出開關(guān)信號可直接與TTL電路或單片機(jī)電路接口。
奶牛計步器由3．6 V的電池供電，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/156566.htm
2．2 路由節(jié)點設(shè)計
路由節(jié)點固定布置在牛舍的頂棚下，布置時應(yīng)根據(jù)節(jié)點間的通信距離合理布置，使得每個終端節(jié)點都處于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)信號的覆蓋范圍內(nèi)，其結(jié)構(gòu)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(jī)靈敏度提高+6 dB的低噪聲放大器，可使兩點間的通信距離達(dá)到約1 000 m，明顯地增加了無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。電源電路選用市電，將220 V交流電轉(zhuǎn)換為3．6 V直流電。備用電源為3．6 V電池，在市電停電時使用，可使整個ZigBee無線系統(tǒng)在停電時正常工作。
2．3 中心節(jié)點設(shè)計
中心節(jié)點由電源電路、備用電源、時鐘電路、天線電路和串口電路組成，也由市電供電，串口電路可將中心節(jié)點接收到的數(shù)據(jù)上傳至PC機(jī)。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
對于計步器，當(dāng)奶牛運(yùn)動時，CLA-3全向微型振動傳感器會發(fā)出脈沖信號，每一個脈沖也是一個外部中斷信號，CC2430的中斷服務(wù)程序?qū)涗浲獠恐袛喟l(fā)生的次數(shù)，然后每隔1 h定時地將采集到的步數(shù)發(fā)送給中心節(jié)點。當(dāng)計步器不發(fā)送數(shù)據(jù)或沒有記錄步數(shù)時，計步器將由工作模式轉(zhuǎn)換為睡眠模式，以降低功耗。計步器每次發(fā)送的數(shù)據(jù)包括奶牛的編號、當(dāng)前時段的步數(shù)和上時段的步數(shù)，在這里，發(fā)送上時段的步數(shù)是為了避免計步器在某個時段數(shù)據(jù)發(fā)送失敗或在傳送過程中數(shù)據(jù)丟失而造成的那個時段的數(shù)據(jù)遺失。
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