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基于ZigBee技术的温湿度数据采集系统设计

来源:中国一卡通网  作者:中国一卡通收录  发布时间:2012-03-07 09:39:30  字体:[ ]

关键字:ZigBee  数据采集  协调器  

摘   要:随着嵌入式计算、传感器、无线通信等技术的飞速发展,无线传感网被广泛应用于环境监测、军事国防和工农业控制等诸多领域,已成为电子信息技术发展的一个热点。CC2430是TI公司针对ZigBee的无线传感网芯片解决方案,具有功耗低,可靠性高,组网简单等优势。基于CC2430和ZigBee协议,设计了温湿度数据采集系统,分别给出了协调器和普通节点的软件算法,在干扰环境下测试表明,网络具有较强的鲁棒性和自组能力。


  温度传感模块的核心元件为Pt100铂电阻,它是正温度系数热敏电阻传感器,线性较好,在0~100℃之间变化时,最大非线性偏差小于0.5℃。另外,Pt100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。模块框图如图3所示。 


  湿度传感模块采用数字集成电路SHT11,其性能特点是:将温湿度传感器、信号放大调理、A/D转换、I2C总线接口全部集成于一块芯片上(CMOSensTM技术);湿度传感模块框图如图4所示。 


  4 ZigBee网络软件设计

  传感器网络软件设计的主要任务是无线网络的组网、传感器工作的控制以及数据的采集与收发。传感器节点主要实现数据的采集与定时发送;路由节点实现数据的转发;汇聚节点一方面负责网络配置与管理,包括定义通信信道、网络标识符(PANID),配置网络的Profile,响应节点加入网络的请求和绑定请求,为其他节点分配网络地址等。另一方面还接收各传感器节点发来的数据,将其进行汇聚后通过RS 232串口传给PC机终端。

  首先上电初始化整个系统,启动协调器建立一个新的网络,路由节点和传感器节点寻找并加入网络,协调器即可与终端节点进行绑定。绑定完成后传感器节点即可采集数据并发送数据,收集节点负责接收数据,并通过RS 232传至PC显示。图5为协调器和传感器节点的数据采集算法流程图。 


  路由节点的流程基本与协调器相似,只是它将接收的信息再转发给协调器。

  经测试,上述算法运行于网络后,网络鲁棒性和自组能力明显增强。

  5 结论

  本文基于TI的CC2430芯片和ZigBee协议,设计了温湿度数据采集系统,介绍了硬件设计方法,给出了数据采集软件算法。经多次试验,节点能够准确采集温度和湿度等数据并将数据发送到汇聚节点。在干扰环境下测试表明,该网络具有较强鲁棒性和自组能力。

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