基于ZigBee的无线数据采集系统的设计

金色传说

3 O  |% H9 W3 @1 Q$ u% L. v) H0 a/ @摘要: 以C8051F020和射频芯片CC2430 为核心设计了低功耗的无线数据采集系统，介绍了
ZigBee技术，并给出了基于ZigBee 的无线数据采集系统的组成。最后通过使用CC2430芯片完成
了采集节点，主控单元的硬件与软件设计，实现了数据的采集和无线传输。
关键词:数据采集; ZigBee; CC2430; C8051F020
( f' ?7 F2 o4 j0 n1 f7 m数据采集是工业现场中应用最广的技术之一,
企业在生产时需要实时监测电压、温度、压力流量
的变化。现有的采集系统大多采用预先布线,通过
0 V( l; G4 d: F: O1 |有线方式进行数据采集,主要存在的问题有:扩展性
较差、布线繁琐不方便对移动设备监测,不能进行
临时数据采集。为此本文介绍了如何利用射频芯片
CC2430与C8051F020实现基于ZigBee的无线数据
* `9 M; C2 {3 Y# `采集系统。
- e! l1 S. o% Z1 s; U, k4 ?/ N1 ZigBee 简介
1 ~( E9 T  U, ]" L4 C& {* BZigBee是一种基于IEEE 802. 15.4标准的无线
) n# i# f6 J6 V4 [$ Y3 w6 Y协议,主要应用于低通信速率,低功耗设备的组网，
支持250kbit/s的数据传输速率,可以实现- .点对多
8 X5 g' {7 d7 k1 g1 X9 _点的快速组网。ZigBee 技术的主要优点有省电、可
靠成本低、时延短、网络容量大、安全。
完整的ZigBee协议栈由物理层、介质访问控制
% \4 U, `8 z' Q* e* ]/ Q1 D' M3 s层、网络层、安全层和应用层组成。IEEE 802.15.4
9 _6 b" E! i6 x6 |- O( T定义了物理层和介质访问控制层协议，网络层和安
全层由ZigBee 联盟制定,应用层根据用户自己需
要,对其进行开发利用。无线通信技术上.采用免冲
. a6 U  D, S+ {8 R: ]% D突多载波信道接人( CSMA-CA)方式避免了无线电载
: w; e9 F4 c5 \! q
7 a) k$ i8 e/ P# n: t, s5 r4 F波之间冲突。此外,为保证传输数据的可靠性,建立
了完整的应答通信协议。
ZigBee设备为低功耗设备,其发射输出功率为
9 `& v/ Y2 L) d9 W3.6dBm,通信距离为30~70m,具有能量检测和链路
- Q* f0 \: `: H$ N( m3 r质量指示能力，根据这些检测结果,设备可以自动调
3 ?9 i: x6 c7 u. I整发射功率,在保证通信链路质量的条件下,最低限
6 K& g" N8 t6 ]& }9 J度地消耗设备能量。在组网性能上, ZigBee可以构
造为星形网络或者点对点对等网络。在每-一个 Zig-
6 D# g& x( e# q& BBee组成的无线网络中,连接地址码分为16bit短地
; Y; x, K$ ~  I) o2 L+ B+ k0 p址码或者64bit 长地址码,具有较大的网络容
( i  r* w$ s% D& q( a+ i( r量(1-3]
% m0 p7 q" B1 m; x  a! \% ^7 g2
; ~: h' a8 q' p9 k% h系统设计
数据采集系统核心控制单元采用先进的
4 j& }$ i8 S; H% v0 [C8051F020嵌人式单片机作为核心部件,通过
# P5 m# X/ C0 @, D" L, WCC2430与采集节点进行数据通信,并将数据采集结
果在LCD液晶屏上显示,也可利用RS-485通信接口

) @  E& V# G5 Y" @: A4 P8 O% ?! m
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ZigBee是一种基于IEEE 802. 15.4标准的无线协议