基于ZigBee技術(shù)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)的研究

2 溫室大棚分布式監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理及zigBee網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)中的工作架構(gòu)
溫室大棚分布式監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理為：由網(wǎng)狀分布的ZigBee節(jié)點(diǎn)通過溫度傳感器和濕度傳感器采集數(shù)據(jù)然后將數(shù)據(jù)傳送至主節(jié)點(diǎn)，由主節(jié)點(diǎn)再將匯總的數(shù)據(jù)通過PTR2000傳送至上位機(jī)，上位機(jī)將數(shù)據(jù)存入ACCESS數(shù)據(jù)庫表中，上位機(jī)的軟件可以顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理對(duì)管理者提出合理的建議，并分析歷史數(shù)據(jù)做出智能化的管理。
其中網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的溫室大棚分布式監(jiān)測系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
(1)無須布設(shè)通信線路，各設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無線自動(dòng)組網(wǎng)連接，即降低了系統(tǒng)安裝成本。
(2)由于整個(gè)通信系統(tǒng)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(hù)保養(yǎng)十分方便。
(3)卓越的物理性能，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)所使用的無線頻率是國際通用的免費(fèi)頻段(2．4～2．48 GHz ISM)，傳輸?shù)姆绞绞强垢蓴_能力強(qiáng)的直序擴(kuò)頻方式(DSSS)。
(4)網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，ZigBee的自組織功能：無需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)。

3 基于CC2430芯片的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
CC2430是ChipconAs公司最新推出的符合2．4 GIEEE802．15．4標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器。利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250 kbps可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)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(xiàn)信號(hào)的收發(fā)功能。圖2為該溫度檢測終端的硬件結(jié)構(gòu)。

電路使用一個(gè)非平衡天線，連接非平衡變壓器可使天線性能更好。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)微波傳輸線組成，整個(gè)結(jié)構(gòu)滿足RF輸入／輸出匹配電阻(50 Q)的要求。內(nèi)部T／R交換電路完成LNA和PA之問的交換。R1和R2為偏置電阻，R1主要用來為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(gòu)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(gòu)成一個(gè)32．768 kHz的晶振電路。電壓調(diào)節(jié)器為所有要求1．8 V電壓的引腳和內(nèi)部電源供電，電容C6和C7是去耦電容，用來為電源濾波，以提高芯片工作的穩(wěn)定性。溫度傳感器DS18B20的數(shù)據(jù)輸入／輸出端DQ接 P0-0引腳，該引腳具有4 mA的輸出驅(qū)動(dòng)能力。