基于Chipcon射频芯片CC2430所设计的无线温湿度测控系统
发布时间 : 2013/9/10 浏览次数 : 2983
温湿度与生产及生活密切相关。温度变化会影响品质；精密仪器、半导体器件，过温过湿而导致性能降低，温湿度传感器的使用范围很广。以往的温湿度传感器都是通过有线方式传送数据，线路冗余复杂，不适合大规模多数据放置，连线成本高，线路的老化问题也影响其可靠性。随着大量、廉价和高度集成的无线模块的普及，以及其他无线通信技术的成功，实现无线的高效传感器网络成为现实。
为了满足类似于温度传感器这样小型、低成本设备无线联网的要求，基于Chipcon射频芯片CC2430所设计的无线温湿度测控系统应运而生。
基于ZigBee技术的温湿度测控系统实现了传感器的无线测控，稍加改进还可以做出集成更多传感器和更多功能的传感器网络，扩充性强，市场前景广阔。
无线温湿度测控系统结构如下图所示，多个独立的终端探测器按实际需要分布在不同的地方，由敏感元件测得环境温湿度变化数据，通过基于ZigBee技术的RF无线收发网络传送给监控中心的接收器，最后由标准的接口输入微机进行处理。用户可以选择性地适时监控不同位置的环境变化。
该系统结构可以分为两个部分：探测头和接收器。下而分别进行介绍：
1.探测头
温度和湿度测量的模拟信号由一个多路选择通道控制，依次送入A/D转换器处理转化为数字信号，微处理器将该数字信号进行校正编码，送入基于ZigBee技术的RF发射器。
在器件选择方面，便携式系统要求同时具有最小的尺寸和最低的功耗。因此系统中温度传感器采用MAX6607/MAX6608模拟温度传感器，它的典型静态电流仅有8mA，便携式系统的线路板空间通常都根紧张，类似于sL70这样的微型封装最为理想；另外，未来的处理器最有可能采用的电源电日采18V，正好也是MAX6607和MAX6608的最低工作电压。
传统湿度传感器多采用湿敏电阻和电容，其测量电路复杂、精度低、调试麻烦，本系统采用了HoneyWell公司生产的HIH3605湿度变送器，传感器，芯体和关键部件全部采用性能优良的进口原装件，可抗尘埃、脏物及磷化氰等化学品，精度高，响应快，输出0-5 V/DC对应0%- 100%RH，精度为+3%RH。
为了降低耗电量和设备体系，本系统采用，待机时耗电量较低、系统集成度高的微处理器和LSI产品。微处理器和无线收发LSI设备是挪威Chipcon的CC2430。系统使用9V蓄电池，每隔3分钟与网络交换一次同步信号，采用的网络拓扑结构为网眼型，工作模式和待机模式的占空比采用不足1%的设定。
2.接收器
RF接收器接收到探测头发出的信号，经过解码，通过标准的微机并口接口送入计算计储存显示。
探测头和接收器无线通讯实现机理是以802.15.4传输模块代替传统通信模块，将采集的数据以无线方式发送出去。其主要包括802.15.4无线通信模块、微控制器模块、传感器模块及接口、直流电源模块以及外部存储器等。802.15.4无线通信模块负责数据的无线收发，主要包括射频和基带两部分，前者提供数据通信的空中接口，后者主要提供链路的物理信道和数据分组。微控制器负责链路管理与控制，执行基带通信协议和相关的处理过程，包括建立链接、频率选择、链路类型支持、媒体接入控制、功率模式和安全算法等。经过调理的传感器模拟信号经过A／D转换后暂存于缓存中，由802.15.4无线通信模块通过无线信道发送到主控结点，再进行特征提取、信息融合等高层决策处理。
采用基基于Chipcon射频芯片CC2430的湿度传感器网络，在摆脱繁杂冗余的线路的情况下，实现了对环境温湿度的远程监控，实现了低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、双向无线通信的特点，可以嵌入到不同的设备中，有多种网络拓扑结构选择。
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