基于Chipcon射頻芯片CC2430所設(shè)計(jì)的無(wú)線溫濕度測(cè)控系統(tǒng)
發(fā)布時(shí)間 : 2013/9/10 瀏覽次數(shù) : 3292
溫濕度與生產(chǎn)及生活密切相關(guān)。溫度變化會(huì)影響品質(zhì)；精密儀器、半導(dǎo)體器件，過(guò)溫過(guò)濕而導(dǎo)致性能降低，溫濕度傳感器的使用范圍很廣。以往的溫濕度傳感器都是通過(guò)有線方式傳送數(shù)據(jù)，線路冗余復(fù)雜，不適合大規(guī)模多數(shù)據(jù)放置，連線成本高，線路的老化問(wèn)題也影響其可靠性。隨著大量、廉價(jià)和高度集成的無(wú)線模塊的普及，以及其他無(wú)線通信技術(shù)的成功，實(shí)現(xiàn)無(wú)線的高效傳感器網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實(shí)。
為了滿足類似于溫度傳感器這樣小型、低成本設(shè)備無(wú)線聯(lián)網(wǎng)的要求，基于Chipcon射頻芯片CC2430所設(shè)計(jì)的無(wú)線溫濕度測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。
基于ZigBee技術(shù)的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了傳感器的無(wú)線測(cè)控，稍加改進(jìn)還可以做出集成更多傳感器和更多功能的傳感器網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)充性強(qiáng)，市場(chǎng)前景廣闊。
無(wú)線溫濕度測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，多個(gè)獨(dú)立的終端探測(cè)器按實(shí)際需要分布在不同的地方，由敏感元件測(cè)得環(huán)境溫濕度變化數(shù)據(jù)，通過(guò)基于ZigBee技術(shù)的RF無(wú)線收發(fā)網(wǎng)絡(luò)傳送給監(jiān)控中心的接收器，最后由標(biāo)準(zhǔn)的接口輸入微機(jī)進(jìn)行處理。用戶可以選擇性地適時(shí)監(jiān)控不同位置的環(huán)境變化。
該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以分為兩個(gè)部分：探測(cè)頭和接收器。下而分別進(jìn)行介紹：
1.探測(cè)頭
溫度和濕度測(cè)量的模擬信號(hào)由一個(gè)多路選擇通道控制，依次送入A/D轉(zhuǎn)換器處理轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，微處理器將該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行校正編碼，送入基于ZigBee技術(shù)的RF發(fā)射器。
在器件選擇方面，便攜式系統(tǒng)要求同時(shí)具有最小的尺寸和最低的功耗。因此系統(tǒng)中溫度傳感器采用MAX6607/MAX6608模擬溫度傳感器，它的典型靜態(tài)電流僅有8mA，便攜式系統(tǒng)的線路板空間通常都根緊張，類似于sL70這樣的微型封裝最為理想；另外，未來(lái)的處理器最有可能采用的電源電日采18V，正好也是MAX6607和MAX6608的最低工作電壓。
傳統(tǒng)濕度傳感器多采用濕敏電阻和電容，其測(cè)量電路復(fù)雜、精度低、調(diào)試麻煩，本系統(tǒng)采用了HoneyWell公司生產(chǎn)的HIH3605濕度變送器，傳感器，芯體和關(guān)鍵部件全部采用性能優(yōu)良的進(jìn)口原裝件，可抗塵埃、臟物及磷化氰等化學(xué)品，精度高，響應(yīng)快，輸出0-5 V/DC對(duì)應(yīng)0%- 100%RH，精度為+3%RH。
為了降低耗電量和設(shè)備體系，本系統(tǒng)采用，待機(jī)時(shí)耗電量較低、系統(tǒng)集成度高的微處理器和LSI產(chǎn)品。微處理器和無(wú)線收發(fā)LSI設(shè)備是挪威Chipcon的CC2430。系統(tǒng)使用9V蓄電池，每隔3分鐘與網(wǎng)絡(luò)交換一次同步信號(hào)，采用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為網(wǎng)眼型，工作模式和待機(jī)模式的占空比采用不足1%的設(shè)定。
2.接收器
RF接收器接收到探測(cè)頭發(fā)出的信號(hào)，經(jīng)過(guò)解碼，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的微機(jī)并口接口送入計(jì)算計(jì)儲(chǔ)存顯示。
探測(cè)頭和接收器無(wú)線通訊實(shí)現(xiàn)機(jī)理是以802.15.4傳輸模塊代替?zhèn)鹘y(tǒng)通信模塊，將采集的數(shù)據(jù)以無(wú)線方式發(fā)送出去。其主要包括802.15.4無(wú)線通信模塊、微控制器模塊、傳感器模塊及接口、直流電源模塊以及外部存儲(chǔ)器等。802.15.4無(wú)線通信模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的無(wú)線收發(fā)，主要包括射頻和基帶兩部分，前者提供數(shù)據(jù)通信的空中接口，后者主要提供鏈路的物理信道和數(shù)據(jù)分組。微控制器負(fù)責(zé)鏈路管理與控制，執(zhí)行基帶通信協(xié)議和相關(guān)的處理過(guò)程，包括建立鏈接、頻率選擇、鏈路類型支持、媒體接入控制、功率模式和安全算法等。經(jīng)過(guò)調(diào)理的傳感器模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)換后暫存于緩存中，由802.15.4無(wú)線通信模塊通過(guò)無(wú)線信道發(fā)送到主控結(jié)點(diǎn)，再進(jìn)行特征提取、信息融合等高層決策處理。
采用基基于Chipcon射頻芯片CC2430的濕度傳感器網(wǎng)絡(luò)，在擺脫繁雜冗余的線路的情況下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫濕度的遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本、雙向無(wú)線通信的特點(diǎn)，可以嵌入到不同的設(shè)備中，有多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇。
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