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ZigBee和3G的远程无线测光系统设计

上传人:LEDth/整理

上传时间: 2014-11-21

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  设计了基于ZigBee短距离无线通信技术与3G远距离无线通信技术相结合的远程无线测光系统;该系统处理器选用的是三星S5PV210处理器,短距离无线通信模块采用TI公司的CC2530芯片,3G上网卡设备用的是中兴MF190无线上网模块。文中给出了系统具体的软硬件设计方案。结果表明,该系统可以达到稳定高效的监测效果,具有良好的实用性和应用价值。

  1 系统总体设计

  ZigBee 技术是一种低速率、近距离、低功耗、低复杂度、低成本、通信可靠和网络容量大的无线通信技术。根据IEEE 802.15.4协议标准,ZigBee 的工作频段分为868 MHz、915 MHz和2.4 GHz 3个频段,其中2.4 GHz频段上分为16个信道,该频段为全球通用的工业、科学、医学频段,该频段为免付费、免申请的无线电频段,在该频段上,数据传输速率为 250 Kb/s,功耗发射输出仅为0~3.6 dBm,综合考虑选择使用2.4 GHz频段。

  系统主要由三部分组成:光照度终端采集节点、协调器主节点和上位机服务器监控中心。系统的整体结构图如图1所示。

  

图1 系统整体结构图

  2 系统硬件设计

  本系统的ZigBee 无线传输网络由4个带有光照强度传感器的终端采集节点和1个协调器主节点构成。终端采集节点BH1750数字光照度传感器采集到的光照强度数据通过CC2530射频收发模块以无线方式发送到协调器主节点CC2530射频收发模块,主节点CC2530射频收发模块再与主控制器S5PV210进行通信,通过3G网络将数据传输至远程上位机服务器监测中心。

  2.1 协调器主节点设计

  协调器主节点在整个ZigBee 无线网络中的主要作用是建立、维护、控制终端节点的加入以及数据的汇总、缓存和转发,它是ZigBee 网络的控制中心,其结构框图如图2所示。无线射频收发芯片CC2530 完成组网和数据无线收发;3G上网完成数据的远距离无线传输;主控芯片S5PV210负责整个主节点模块的协调与控制。

  

图2 局域网控制主节点结构框图

  CC2530 是用于IEEE802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统(SoC)解决方案,它能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点,CC2530 结合了RF收发器的优良性能,具有业界标准的增强型8051 CPU、系统内可编程闪存,8 KB RAM 和其他强大的功能。CC2530 有4种不同的闪存版本:CC2530F32/64/128/256,分别具有32/64/128/256 KB 的闪存。运行模式之间的转换时间较短,可进一步确保低能源消耗。

  2.2 终端采集分节点设计

  终端采集节点负责将采集到的光照强度数据传送到协调器主节点,其硬件电路原理图如图3所示。数字光照度传感器BH1750负责光照强度数据的采集;无线射频收发芯片CC2530 负责与局域网控制中心无线通信,采集数据并发送数据到局域网控制中心。

  

图3 局域网采集节点电路原理图

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