基于ZigBee的分布式数据采集系统设计.pdfVIP

金 陵 科 技 学 院 学 报 第 27卷 信 ，并将数据采集结果在LCD液晶屏上显示，也可利用RS一232通信接 口与上位机通信。数据采集节点主 要是将捕捉的现场信号经转换器ADC采样、量化、编码后 ，变成数字信号传给微处理器 ，并无线发送数据， 主控单元的主要工作是接收数据信息、进行采集节点管理、数据处理和数据管理 ]。 CC243o芯片采用SleepTimer技术，使芯片工作在PM2模式-2]，从节点按一定的周期定时醒来后使 用一种简单的非时隙CSMA—CA机制，通过竞争取得信道使用权 ，主动向主节点发送数据 ，随后进人休眠， 方便地实现长时问低功耗睡眠。 温度监测节点的结构由一个CC243o模块和两节1．5V电池构成，各个温度测量节点被初始化为无信 标网络中的终端设备 。上电复位后 ，开始有哪些信誉好的足球投注网站指定信道上的PAN协调器，并发出连接请求 ，建立连接成功 后 ，它将得到一个16位短地址 ，并在以后用这个短地址通信。节点开启睡眠定时器 ，每隔10S醒来一次 ，利 用片内温度传感器检测环境温度，并发送给主节点，然后立即再次进入睡眠状态，最大程度地降低功耗 ，延 长从节点电池使用时间 ]。 数据集中器负责接收各温度节点的数据，并将数据及时通过RS232串口按一定格式上传PC机显示 出 来。它有稳定的电源供应 ，不需考虑功耗。 1．2 基于ZigBee的分布式数据采集系统的电路设计与实现 由分布式温度测量系统结构示意图(图1)可知，主控机 (PC)位于整个系统的最上层 ，负责控制和管理 系统中的所有通信，并对收集到的各个现场采集终端的数据进行处理。数据集中器使用无线通信与各个现 场采集节点连接，并将采集到的数据通过串行通信传送给PC机[4]。现场采集节点采用多点布置的方式 ，主 要负责将其监测区域内的环境参数经 由无线的方式传递到数据集中器 ，数据集中器再将收集到的数据通 过总线主动上报给主控机。系统也可采用查询方式，由PC机发送命令查询请求 ，由数据集中器将各个现 场采集节点的数据收集并返回PC机。用户可以通过任意一台连入Internet的终端访问本地数据 中心，或 者向主控PC指令Ⅲ。 由于分布式温度测量系统中主要是利用各个现场采集节点来实现整个系统的运行，而数据集 中器本 1·3 键盘模块 R6 V孕D 人数据、传送命令的功能。键盘模块提供了 }__ y。K 。K 蓄图麓如键图盘2所电示路。中含有消抖动的部分。其中上 IS3嚣4K。K)1rI…— 1·4 OLED屏显示 电路 图2 键盘电路原理 第 1期 张利峰：基于ZigBee的分布式数据采集系统设计 U l OSl28064P 图3 OLED显示电路 Fig．3 OLED circuit 1．5 CC2430无线通信模块 CC2430芯片整合 了ZigBee射频前端、内存和8051微控制器 。具有 128KB可编程 闪存和8KB的 RAM ，还包含模数转换器、一个 IEEE802．15．4MAC定 时器，一个 16位 定 时器和两个 8位定 时器、 AES128协同处理器、看门狗定时器、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路 、掉电检测电路，以及 21个可编程I／O引脚 。因此CC2430可用于ZigBee协调器、路由器及终端设备，被认为是市面上最具竞争 力的ZigBee解决方案 ]。 2 基于ZigBee的分布式数据采集系统的软件设计 本系统 中，各节点独立完成相应的数据采集 、处理 、存储 以及显示等任务，数据通信时各节点与数据集 中器是 “主从式接人”，采用点对点方式或全局广播方式通信 。因此系统软件应包括PC机应用软件和分布 8 金 陵 科 技 学 院 学 报 第27卷 节点程序两大部分，前者通过UART发出系统数据收集命令并接收、存储数据，可用高级语言VB或VC来 编写；后者是