基于ZigBee的无线数据采集系统的设计

金色传说

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
4 w' e8 ]$ }+ Y9 n! m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
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
9 h, C2 b) S& W, {+ U有线方式进行数据采集,主要存在的问题有:扩展性
6 L" n& K, [- L2 |- X- e. n% R  D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
; O2 W6 g, k( d9 o采集系统。
1 ZigBee 简介
ZigBee是一种基于IEEE 802. 15.4标准的无线
, m$ @( ?5 a& ]7 k- T2 E. e! {/ X协议,主要应用于低通信速率,低功耗设备的组网，
, @3 P4 [* V) i: o& z支持250kbit/s的数据传输速率,可以实现- .点对多
' z0 ?4 ~' V7 s8 K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
  m- L% h9 Y0 X: a7 K3 e层、网络层、安全层和应用层组成。IEEE 802.15.4
5 H9 q1 R2 C6 k定义了物理层和介质访问控制层协议，网络层和安
" ?6 |+ f: o. ?. _' C8 s全层由ZigBee 联盟制定,应用层根据用户自己需
9 P3 ]* t& P. t# M" _要,对其进行开发利用。无线通信技术上.采用免冲
突多载波信道接人( CSMA-CA)方式避免了无线电载

- ~2 T- w8 K+ b2 N2 h, Q; A" U# i波之间冲突。此外,为保证传输数据的可靠性,建立
9 H# _) W; J% v4 b9 f了完整的应答通信协议。
) T0 Z; @8 \7 BZigBee设备为低功耗设备,其发射输出功率为
9 ^1 S7 ~  h; O8 K# l1 I3.6dBm,通信距离为30~70m,具有能量检测和链路
  y  `) b0 q7 m) h质量指示能力，根据这些检测结果,设备可以自动调
整发射功率,在保证通信链路质量的条件下,最低限
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-
. e9 \5 O$ J* j, y9 h8 L& EBee组成的无线网络中,连接地址码分为16bit短地
1 \+ r8 ~0 \1 G% s6 ~. I址码或者64bit 长地址码,具有较大的网络容
( W# O: [+ J, D' i7 C1 B& r量(1-3]
3 ?9 s6 ~+ y2 ]0 q5 D4 x2
) g! r2 s% H/ x8 S系统设计
数据采集系统核心控制单元采用先进的
C8051F020嵌人式单片机作为核心部件,通过
CC2430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
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ZigBee是一种基于IEEE 802. 15.4标准的无线协议