設(shè)計(jì)了基于ZigBee短距離無(wú)線通信技術(shù)與3G遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)相結(jié)合的遠(yuǎn)程無(wú)線測(cè)光系統(tǒng);該系統(tǒng)處理器選用的是三星S5PV210處理器，短距離無(wú)線通信模塊采用TI公司的CC2530芯片，3G上網(wǎng)卡設(shè)備用的是中興MF190無(wú)線上網(wǎng)模塊。文中給出了系統(tǒng)具體的軟硬件設(shè)計(jì)方案。結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以達(dá)到穩(wěn)定高效的監(jiān)測(cè)效果，具有良好的實(shí)用性和應(yīng)用價(jià)值。

　　1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　ZigBee 技術(shù)是一種低速率、近距離、低功耗、低復(fù)雜度、低成本、通信可靠和網(wǎng)絡(luò)容量大的無(wú)線通信技術(shù)。根據(jù)IEEE 802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，ZigBee 的工作頻段分為868 MHz、915 MHz和2.4 GHz 3個(gè)頻段，其中2.4 GHz頻段上分為16個(gè)信道，該頻段為全球通用的工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)頻段，該頻段為免付費(fèi)、免申請(qǐng)的無(wú)線電頻段，在該頻段上，數(shù)據(jù)傳輸速率為 250 Kb/s，功耗發(fā)射輸出僅為0~3.6 dBm，綜合考慮選擇使用2.4 GHz頻段。

　　系統(tǒng)主要由三部分組成：光照度終端采集節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器主節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)服務(wù)器監(jiān)控中心。系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的ZigBee 無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)由4個(gè)帶有光照強(qiáng)度傳感器的終端采集節(jié)點(diǎn)和1個(gè)協(xié)調(diào)器主節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。終端采集節(jié)點(diǎn)BH1750數(shù)字光照度傳感器采集到的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)通過(guò)CC2530射頻收發(fā)模塊以無(wú)線方式發(fā)送到協(xié)調(diào)器主節(jié)點(diǎn)CC2530射頻收發(fā)模塊，主節(jié)點(diǎn)CC2530射頻收發(fā)模塊再與主控制器S5PV210進(jìn)行通信，通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至遠(yuǎn)程上位機(jī)服務(wù)器監(jiān)測(cè)中心。

　　2.1 協(xié)調(diào)器主節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　協(xié)調(diào)器主節(jié)點(diǎn)在整個(gè)ZigBee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的主要作用是建立、維護(hù)、控制終端節(jié)點(diǎn)的加入以及數(shù)據(jù)的匯總、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)，它是ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的控制中心，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。無(wú)線射頻收發(fā)芯片CC2530 完成組網(wǎng)和數(shù)據(jù)無(wú)線收發(fā);3G上網(wǎng)完成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸;主控芯片S5PV210負(fù)責(zé)整個(gè)主節(jié)點(diǎn)模塊的協(xié)調(diào)與控制。

圖2 局域網(wǎng)控制主節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)框圖

　　CC2530 是用于IEEE802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案，它能夠以非常低的總材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，CC2530 結(jié)合了RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，具有業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8 KB RAM 和其他強(qiáng)大的功能。CC2530 有4種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256 KB 的閃存。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間較短，可進(jìn)一步確保低能源消耗。

　　2.2 終端采集分節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

　　終端采集節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)將采集到的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)傳送到協(xié)調(diào)器主節(jié)點(diǎn)，其硬件電路原理圖如圖3所示。數(shù)字光照度傳感器BH1750負(fù)責(zé)光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)的采集;無(wú)線射頻收發(fā)芯片CC2530 負(fù)責(zé)與局域網(wǎng)控制中心無(wú)線通信，采集數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)到局域網(wǎng)控制中心。

圖3 局域網(wǎng)采集節(jié)點(diǎn)電路原理圖