基于zigBee无线网络的温度采集系统设计

2 分布式温度采集系统原理
本系统由三类节点组成：ZigBee协调器节点、路由器节点、传感器节点。图2所示是其组成示意图，其中ZigBee协调器是分布式处理中心，即汇聚节点。多个传感器节点置于不同的监测区域，每个传感器节点会先把数据传给汇聚节点，然后汇聚节点把数据通过串口传给上位机做进一步处理并显示给用户。协调器节点可以与多个传感器节点通信，这样可以使本系统同时监测多个区域，何时检测哪个区域通常由用户通过协调器节点来控制。当被检测区域的障碍物较多或者协调器节点距离传感器节点较远时，可以通过增加路由器节点来增强网络的稳定性。当用户没有数据请求时，传感器节点只进行低功耗的信道扫描。

3 节点的硬件设计
3．1 ZigBee无线收发器CC2430
无线模块可选用无线收发器CC2430来实现。CC2430是挪威Chipcon公司的一款真正符合IEEE802．15．4标准的片上ZigBee产品。CC2430采
用Chipcon公司最新的SmaitRF03技术和0．18μmCMOS工艺制造，采用7×7 mm QLP48封装。该芯片除了包括RF收发器外，还集成了加强型805lMCU、32／64／128 KB的Flash内存、8 KB的RAM、ADC、DMA和看门狗等。CC2430工作在2．4GHz频段，采用低电压(2．O～3．6 V)供电，且功耗很低(接收数据时为27 mA，发送数据时为25 mA)、灵敏度高(-97 dBm)、最大输出为24dBm、最大传送速率为250 kb／s。CC2430的外围元件数目很少，它使用非平衡天线，因为连接非平衡变压器可使天线性能更好。CC2430无线单片机在待机时的电流消耗仅0．2μA，在32 kHz晶体时钟下运行时的电流消耗小于1 μA。因此，使用小型电池寿命可以长达10年。
3．2 ZigBee协调器节点的硬件设计
ZigBee协调器节点硬件设计如图3所示，该节点由无线收发器CC2430、射频天线RF、电源模块、晶振电路和串口电路组成。RF的输入／输出是高阻和差动的，用于RF口最合适的差动负载是(115+j180)Ω。当使用不平衡天线(例如单极天线)时，为了优化性能，应当使用不平衡变压器。不平衡变压器可以运行在使用低成本的单独电感器和电容器的场合。电源模块用于CC2430的数字I／O和部分模拟I／O的供电，供电电压为2．0～3．6 V。CC2430可以同时接32 MHz和32．768kHz的两种频率的晶振电路，以满足不同的要求。串口电路用于CC2430将接收到的数据传送给上位工控机，由于上位工控机与CC2430的电平不一致，所以需要一个MAX232电平转换电路。

3．3 路由器节点的硬件设计
路由器节点的主要任务是将不同区域的数据从传感器节点路由到协调器节点，因此，该电路比较简单，该节点由无线收发器CC2430、射频天线RF、电源模块和晶振电路组成。