分布式無線溫度報警系統(tǒng)硬件設計

在糧庫溫控系統(tǒng)、冷庫溫控系統(tǒng)、智能化建筑控制系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)等眾多應用系統(tǒng)中都需要多點分布式溫度測量系統(tǒng)。傳統(tǒng)的多點分布式溫度報警系統(tǒng)大多采用有線傳輸方式，布線繁瑣、耗材多、造價高、功耗大、擴展性能差、更新升級代價大、影響美觀。而且由于采用硬線連接，線路容易老化或遭到腐蝕、磨損等，故障發(fā)生率和誤報率高。
本文將ZigBee技術與溫度測量技術結合起來，構成單總線、低功耗、抗干擾能力強、組網(wǎng)靈活的分布式無線溫度報警系統(tǒng)，避免了有線系統(tǒng)帶來的諸多不便，提高了溫度采集監(jiān)控的性能。

1 分布式無線溫度報警系統(tǒng)總體設計
分布式無線溫度報警系統(tǒng)主要由3個部分組成： 溫度采集終端、協(xié)調(diào)器和監(jiān)控終端。分布式無線溫度報警系統(tǒng)的整體架構如圖1所示。

其中溫度采集終端功能為完成溫度信息的自動采集和無線傳輸。協(xié)調(diào)器功能為負責整個傳輸系統(tǒng)的初始化，提供安全管理服務，通過串口接口與監(jiān)控終端的單片機進行數(shù)據(jù)通信。監(jiān)控終端的功能為對協(xié)調(diào)器設備上傳的數(shù)據(jù)進行分析并作出相應的處理。

2 溫度采集終端硬件設計
溫度采集終端由CC2430、DS18B20、RT9002、LED、電源電路等組成。智能型溫度傳感器DS18B20的輸出為數(shù)字信號，直接連接到CC2430的I2C口。采集終端采用電池供電方式，5V鋰電池經(jīng)XC6221A302MR降壓至3．3V供終端節(jié)點使用。采集終端硬件部分原理圖如圖2所示。

2．1 CC2430芯片介紹
CC2430是Chipeon公司推出的用來實現(xiàn)嵌入式ZigBee應用的片上系統(tǒng)。它支持2．4 GHz IEEE 802．15．4／ZigBee協(xié)議。該芯片延用以往CC2420芯片的結構，在單個芯片上集成ZigBee射頻(RF)前端、內(nèi)存和微控制器。它使用一個8位MCU(8051)，具有32／64／128kB可編程閃存
和8kB的RAM，還包含模／數(shù)轉換器(ADC)、幾個定時器、AES-128安全協(xié)議處理器、32kHz晶振的休眠模式定時器、上電復位電路和掉電檢測電路。CC2430的低功耗無線通信能力、高性能的處理和傳輸能力以及網(wǎng)絡容量大等獨特的設計使其成為分布式無線溫度監(jiān)測報警系統(tǒng)硬件實現(xiàn)的最佳選擇之一。
2．2 DS18B20芯片介紹
DS18B20是美國Dallas公司生產(chǎn)的“一線總線”接口的數(shù)字化傳感器。其具體功能特點為：3．0～5．5V單電源供電；微型化、低功耗、抗干擾能力強、易與微處理器接口；溫度測量范圍為-55～+125℃，測溫分辨率可達0．5℃；3引腳TO-92小體積封裝(GND腳接地，DQ腳作為信號線，VCC腳接電源)；可編程為9～12位A／D轉換精度；只需一根端口線就能與MCU通訊；每只DS18B20有惟一的序列號并可存入其ROM中，便于實現(xiàn)多芯片多點測量；在使用中不需要任何外圍元件；用戶可自設定非易失性的報警上下限值。本系統(tǒng)采用DS18B20可以簡化系統(tǒng)結構，提高系統(tǒng)可靠性，能較好地對環(huán)境復雜的場所進行長時間溫度采集。