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$ {/ w7 i5 H. [" b. Q( |: T; r/ I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
2 D2 y2 v, Y: _! @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
4 r; I) b4 l/ q P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。
! b E# M2 T3 |0 T关键词:数据采集; ZigBee; CC2430; C8051F0204 H- [; U7 y9 {7 \5 i
数据采集是工业现场中应用最广的技术之一,
1 [6 v s m) Z4 e' k0 P企业在生产时需要实时监测电压、温度、压力流量0 A/ K5 |# R' v: o8 S
的变化。现有的采集系统大多采用预先布线,通过
2 _( I. x0 j0 w% |/ q$ e有线方式进行数据采集,主要存在的问题有:扩展性( S6 q8 M/ Y) l, x8 l) L
较差、布线繁琐不方便对移动设备监测,不能进行
; \# R+ m$ o: P0 l1 l& O# O. v临时数据采集。为此本文介绍了如何利用射频芯片
/ P. W; C( z9 l3 W4 eCC2430与C8051F020实现基于ZigBee的无线数据
! I8 i/ M6 ~- \7 r- a8 [4 E采集系统。2 R* `" `% Y e& u
1 ZigBee 简介
( h3 s2 K+ u, R6 O# \2 d6 v! ~) @ZigBee是一种基于IEEE 802. 15.4标准的无线) J0 C2 l$ c( q% j: R& U# T
协议,主要应用于低通信速率,低功耗设备的组网，
( a& g/ Y9 a8 d$ e支持250kbit/s的数据传输速率,可以实现- .点对多
$ F3 {' G3 m1 {1 J7 V# y, ^" o4 p% e点的快速组网。ZigBee 技术的主要优点有省电、可' L6 R- t- s P% w/ Z0 Y
靠成本低、时延短、网络容量大、安全。5 B# \0 P' T8 R, Y2 k5 m F2 g" A" e
完整的ZigBee协议栈由物理层、介质访问控制
9 u. i1 n v0 C+ d& e, F层、网络层、安全层和应用层组成。IEEE 802.15.4
$ W" {4 k) P F8 t4 v定义了物理层和介质访问控制层协议，网络层和安
7 A9 v' O; ]/ x) ~' a全层由ZigBee 联盟制定,应用层根据用户自己需
8 l# R; b3 p$ o* Q5 ]要,对其进行开发利用。无线通信技术上.采用免冲0 E9 I5 W. \5 ~6 _ [, }8 c$ o- a0 n! h
突多载波信道接人( CSMA-CA)方式避免了无线电载8 }; p3 q, s) H6 J5 w% u/ u
! U2 v. |' \' I+ F! ~/ Z" k
波之间冲突。此外,为保证传输数据的可靠性,建立0 R( g1 D$ L# Y1 p" ^5 V+ W$ z
了完整的应答通信协议。* l8 G# B# k- W8 T }1 {
ZigBee设备为低功耗设备,其发射输出功率为
4 q2 J$ i& C: @! f5 n8 p3.6dBm,通信距离为30~70m,具有能量检测和链路
) y& r6 c8 t/ P" p$ c质量指示能力，根据这些检测结果,设备可以自动调
; Z" `2 w+ _5 @$ O. e' M0 ^8 S9 B) B整发射功率,在保证通信链路质量的条件下,最低限$ K7 s9 O7 J: d* ]
度地消耗设备能量。在组网性能上, ZigBee可以构9 Z ^. l9 o( q4 N% H
造为星形网络或者点对点对等网络。在每-一个 Zig-
0 ~& T/ ~6 n9 `6 u5 N% a4 rBee组成的无线网络中,连接地址码分为16bit短地& z. l+ Q- A8 q! ~
址码或者64bit 长地址码,具有较大的网络容# r4 a5 P$ u% k- F+ R0 C
量(1-3]) U5 W) F$ K# `2 o8 t# u/ y
2
" m% l; J; k6 X/ N% E系统设计/ n$ V# o/ p/ n' q
数据采集系统核心控制单元采用先进的
% u( {2 K: Y: o7 W1 {8 i# s( Q7 q# pC8051F020嵌人式单片机作为核心部件,通过- W; a- f, P" c$ Q- q
CC2430与采集节点进行数据通信,并将数据采集结
7 C7 ]1 l/ R) h _' `9 r* M% X果在LCD液晶屏上显示,也可利用RS-485通信接口
$ A: O8 {" l! A3 o( q$ o
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附件下载：, c" ~$ m+ i. H, ]5 P7 X( k' F1 Y
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发表于 2020-6-5 09:17
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