基于Chipcon射頻(pín)芯片CC2430所設計的(de)無線溫濕度測控系統
發布時(shí)間 : 2013/9/10 浏覽次數 : 2849
溫濕度與生産及生活密切相關。溫度變化(huà)會影(yǐng)響品質；精密儀器、半導體器件，過溫過濕而導緻性能降低，溫濕度傳感器的(de)使用(yòng)範圍很廣。以往的(de)溫濕度傳感器都是通(tōng)過有線方式傳送數據，線路冗餘複雜(zá)，不适合大(dà)規模多(duō)數據放置，連線成本高(gāo)，線路的(de)老化(huà)問題也(yě)影(yǐng)響其可(kě)靠性。随著(zhe)大(dà)量、廉價和(hé)高(gāo)度集成的(de)無線模塊的(de)普及，以及其他(tā)無線通(tōng)信技術的(de)成功，實現無線的(de)高(gāo)效傳感器網絡成爲現實。
爲了(le)滿足類似于溫度傳感器這(zhè)樣小型、低成本設備無線聯網的(de)要求，基于Chipcon射頻(pín)芯片CC2430所設計的(de)無線溫濕度測控系統應運而生。
基于ZigBee技術的(de)溫濕度測控系統實現了(le)傳感器的(de)無線測控，稍加改進還(hái)可(kě)以做(zuò)出集成更多(duō)傳感器和(hé)更多(duō)功能的(de)傳感器網絡，擴充性強，市場(chǎng)前景廣闊。
無線溫濕度測控系統結構如下(xià)圖所示，多(duō)個(gè)獨立的(de)終端探測器按實際需要分(fēn)布在不同的(de)地方，由敏感元件測得(de)環境溫濕度變化(huà)數據，通(tōng)過基于ZigBee技術的(de)RF無線收發網絡傳送給監控中心的(de)接收器，最後由标準的(de)接口輸入微機進行處理(lǐ)。用(yòng)戶可(kě)以選擇性地适時(shí)監控不同位置的(de)環境變化(huà)。
該系統結構可(kě)以分(fēn)爲兩個(gè)部分(fēn)：探測頭和(hé)接收器。下(xià)而分(fēn)别進行介紹：
1.探測頭
溫度和(hé)濕度測量的(de)模拟信号由一個(gè)多(duō)路選擇通(tōng)道控制，依次送入A/D轉換器處理(lǐ)轉化(huà)爲數字信号，微處理(lǐ)器将該數字信号進行校正編碼，送入基于ZigBee技術的(de)RF發射器。
在器件選擇方面，便攜式系統要求同時(shí)具有最小的(de)尺寸和(hé)最低的(de)功耗。因此系統中溫度傳感器采用(yòng)MAX6607/MAX6608模拟溫度傳感器，它的(de)典型靜态電流僅有8mA，便攜式系統的(de)線路闆空間通(tōng)常都根緊張，類似于sL70這(zhè)樣的(de)微型封裝最爲理(lǐ)想；另外，未來(lái)的(de)處理(lǐ)器最有可(kě)能采用(yòng)的(de)電源電日采18V，正好也(yě)是MAX6607和(hé)MAX6608的(de)最低工作電壓。
傳統濕度傳感器多(duō)采用(yòng)濕敏電阻和(hé)電容，其測量電路複雜(zá)、精度低、調試麻煩，本系統采用(yòng)了(le)HoneyWell公司生産的(de)HIH3605濕度變送器，傳感器，芯體和(hé)關鍵部件全部采用(yòng)性能優良的(de)進口原裝件，可(kě)抗塵埃、髒物(wù)及磷化(huà)氰等化(huà)學品，精度高(gāo)，響應快(kuài)，輸出0-5 V/DC對(duì)應0%- 100%RH，精度爲+3%RH。
爲了(le)降低耗電量和(hé)設備體系，本系統采用(yòng)，待機時(shí)耗電量較低、系統集成度高(gāo)的(de)微處理(lǐ)器和(hé)LSI産品。微處理(lǐ)器和(hé)無線收發LSI設備是挪威Chipcon的(de)CC2430。系統使用(yòng)9V蓄電池，每隔3分(fēn)鐘(zhōng)與網絡交換一次同步信号，采用(yòng)的(de)網絡拓撲結構爲網眼型，工作模式和(hé)待機模式的(de)占空比采用(yòng)不足1%的(de)設定。
2.接收器
RF接收器接收到探測頭發出的(de)信号，經過解碼，通(tōng)過标準的(de)微機并口接口送入計算(suàn)計儲存顯示。
探測頭和(hé)接收器無線通(tōng)訊實現機理(lǐ)是以802.15.4傳輸模塊代替傳統通(tōng)信模塊，将采集的(de)數據以無線方式發送出去。其主要包括802.15.4無線通(tōng)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器等。802.15.4無線通(tōng)信模塊負責數據的(de)無線收發，主要包括射頻(pín)和(hé)基帶兩部分(fēn)，前者提供數據通(tōng)信的(de)空中接口，後者主要提供鏈路的(de)物(wù)理(lǐ)信道和(hé)數據分(fēn)組。微控制器負責鏈路管理(lǐ)與控制，執行基帶通(tōng)信協議(yì)和(hé)相關的(de)處理(lǐ)過程，包括建立鏈接、頻(pín)率選擇、鏈路類型支持、媒體接入控制、功率模式和(hé)安全算(suàn)法等。經過調理(lǐ)的(de)傳感器模拟信号經過A／D轉換後暫存于緩存中，由802.15.4無線通(tōng)信模塊通(tōng)過無線信道發送到主控結點，再進行特征提取、信息融合等高(gāo)層決策處理(lǐ)。
采用(yòng)基基于Chipcon射頻(pín)芯片CC2430的(de)濕度傳感器網絡，在擺脫繁雜(zá)冗餘的(de)線路的(de)情況下(xià)，實現了(le)對(duì)環境溫濕度的(de)遠(yuǎn)程監控，實現了(le)低複雜(zá)度、低功耗、低數據速率、低成本、雙向無線通(tōng)信的(de)特點，可(kě)以嵌入到不同的(de)設備中，有多(duō)種網絡拓撲結構選擇。
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