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基于ZigBee的無線氣體監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案[2]

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 責(zé)任編輯：zjiahuan 2012-04-01

摘要：1.2系統(tǒng)的特點(diǎn)無線氣體監(jiān)測系統(tǒng)具有以下幾方面的特點(diǎn)：（1）采用ZigBee技術(shù)作為無線通訊方式目前常用的無線通信技術(shù)有Wi-Fi、超寬帶通信UWB、藍(lán)牙、紅外數(shù)據(jù)通信IrDA、ZigBee等，綜合比較了以上幾種無線通信方式，zigBee技術(shù)具有省電、通信可靠、成本低廉、網(wǎng)絡(luò)容量大、白組織能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),因此ZigBee技術(shù)能夠很好的應(yīng)用于無線氣體監(jiān)

1.2 系統(tǒng)的特點(diǎn)

無線氣體監(jiān)測系統(tǒng)具有以下幾方面的特點(diǎn)：

（1）采用ZigBee技術(shù)作為無線通訊方式

目前常用的無線通信技術(shù)有Wi-Fi、超寬帶通信UWB、藍(lán)牙、紅外數(shù)據(jù)通信IrDA、ZigBee等，綜合比較了以上幾種無線通信方式，zigBee技術(shù)具有省電、通信可靠、成本低廉、網(wǎng)絡(luò)容量大、白組織能力強(qiáng) 等優(yōu)點(diǎn) ,因此ZigBee技術(shù)能夠很好的應(yīng)用于無線氣體監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）低功耗

系統(tǒng)的終端節(jié)點(diǎn)-- 無線氣體檢測變送器數(shù)量多，由電池供電，往往放置存無人值守的地方，不便更換節(jié)點(diǎn)的電池，因此實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的低功耗，既是捉高節(jié)點(diǎn)性能的重要指標(biāo)，也是延長整個系統(tǒng)生命周期的重要下段。該系統(tǒng)的無線氣體監(jiān)測變送器采用一次性2號鋰電池供電，存正常工作條件下的使用壽命不小于2 0000小時。

2 無線氣體檢測變送器的設(shè)計

2.1 無線氣體檢測變送器的硬件設(shè)計

無線氣體檢測變送器是整個系統(tǒng)的前端采集設(shè)各，也是系統(tǒng)最核心的組件 ,該變送器由中央處理單元、測量電路、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字顯示、RF無線通信等單元電路組成。敏感元件產(chǎn)生的信號繹線性放大后 ,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，直接送往單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，來完成變送器的顯示、通信等功能。

中央處理器采用MICROCHI P公司的帶有LCD驅(qū)動器、采用納瓦技術(shù)的64引腳8位CMOS閃存單片機(jī)PIC16F946,此單片機(jī)可以通過軟件選擇時鐘來擰制功耗管理模式，即存運(yùn)行時開啟C PU和外設(shè)，空閑時開啟外設(shè)但關(guān)閉CPU,休眠時則關(guān)閉CPU和外設(shè)；A/D轉(zhuǎn)換單元采用的是TI公司的12位AD,采樣速度在200kSPS的ADS7866,在此A/D轉(zhuǎn)換單了亡中ADS7866的~作電壓存1.3 V,達(dá)到了節(jié)省功耗的目的。

運(yùn)算放大器采用LTc1495,工作電流僅為1.5 uA,±2.5V穩(wěn)壓芯片也采用低功耗芯片，在滿足性能需要的基礎(chǔ)上，最大限度的降低功耗。

無線通信模塊采用Atmel公司推出的世界上首款l曲向中國無線市場、工作在780MHz頻段并符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的無線收發(fā)芯片AT86RF212,我圍無線個域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)無線電委員會批準(zhǔn)，開放了78 0MH z頻段，在此頻段下，空間損耗較2.4Ghz頻段小，能夠獲得更好的傳輸性能。

2.2 無線氣體檢測變送器軟件設(shè)計

主程序處理模塊用來調(diào)用其它模塊完成需要實現(xiàn)的功能；采樣處理及補(bǔ)償模塊負(fù)責(zé)采集并處理模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)并做相應(yīng)的線性補(bǔ)償；按鍵查詢處理模塊負(fù)責(zé)按鍵動作管理；顯爾模塊用來實現(xiàn)液晶顯示 ;參數(shù)管理模塊負(fù)責(zé)參數(shù)的保存和處理；白檢模塊負(fù)責(zé)完成初始化；無線通信模塊負(fù)責(zé)檢測數(shù)據(jù)的發(fā)送。

無線氣體檢測變送器的主要功能是通過氣體傳感器對被測對象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過無線發(fā)送模塊發(fā)送至路由器（或協(xié)調(diào)器）。在正常工作狀念下，每1 5秒發(fā)送一次數(shù)據(jù)，報警狀態(tài)下每8秒鐘發(fā)送1次數(shù)據(jù)。

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