解读ZigBee无线终端温度测试系统电路

接线图 2023年09月22日 10:00 197 admin

简介：本文介绍了冷库温度无线监测系统，采用了近年发展起来的ZigBee无线通信技术，在数据传输时，一旦建立了数据传输链路，后续的数据帧传输就可以直接采用CSMA.CA机制，点对点沿树传输直到完成所有数据帧的传输。

随着人们生活水平的提高，食品的安全卫生越来越受到人们的重视。每年技术监督部门都要对全市各冷库食品进行抽检，检查后发现市民每年消费的农产品及其他易腐食品中有很大部分就是因为冷藏、冷冻未达到要求而变质的，因此对冷库温度的实时监测对于贮藏品的质量保证显得尤为重要。由于ZigBee应用的低带宽要求，ZigBee节点可以在大部分时间内为睡眠模式，以节省电池能量。当接收到广播信标时被唤醒并迅速发送数据，然后重新进入睡眠模式。ZigBee可以在15毫秒或更短的时间内由睡眠模式进入活动模式，因此即使处于睡眠的节点也可以实现低时延的目的。

系统硬件电路设计

单个冷库温度无线监测系统的下位机主要是由单片机与温度传感器、无线射频收发器、键盘电路、显示电路、时钟电路等构成，上位机由单片机与无线射频收发器构成。下面将主要介绍上述几个模块的电路设计。上位机与下位机的单片机AT89C51(＄3.7875)的最小系统均如图3所示，图中外接晶体以及电容C2、C3构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，其值均为30PF左右，晶振频率选6MHZ。外接复位信号采用的是上电复位和手动复位的结合。

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图3 单片机最小系统

本系统为多点温度测试，温度传感器DS18B20(＄2.0074)既可寄生供电也可外部电源供电。为了尽可能减少使用单片机的I/O口，我们采用外部电源供电方式。同时注意单总线上所挂接的DS18B20(＄2.0074)的数目不宜超过8个，否则需考虑总线驱动问题。其硬件连接电路如图4所示：

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图4 DS18B20与下位机单片机接口电路图

XBee Pro模块自带软件包，可以直接实现点对点的无线通讯，但需要提前将XBee Pro模块进行匹配，才能实现数据的无线通讯功能。因为单片机管脚电压为5V，而XBee Pro模块的管脚电压为3.3V，故若将两模块连接需使用光电隔离。其中上位机与下位机分别都有XBee Pro模块与单片机的连接，其硬件连接均如图5，设计采用的是独立式键盘，以查询方式工作。直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态相互不会产生影响，其接口电路如图6所示：

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图5 XBee Pro模块与单片机硬件连接图

P2.1口表示起动键，起动系统工作。P2.2口表示停止键，停止系统工作。P2.3口表示通道切换键，选择要观察的那路温度。P2.4口表示设限键，设定系统工作环境的范围。P2.5口表示加一键，数字“+”键，按一下则上限温度设定值加1。P2.6口表示减一键，数字“—”键，按一下则下限温度设定值减1。

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图6 独立式键盘电路图

显示电路采用的是如图7所示的共阴极七段数码管，显示方式为节约硬件资源的动态扫描方式。

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图7 显示电路图

DSl337是一种超小型的串行实时时钟芯片，除了具有其他时钟芯片所具有的记录秒、分、时、星期、日、月、年，闹钟，可编程方波输出外，最大的特点是体积小，连线少，性能良好。下位机单片机AT89C51(＄3.7875)与串行时钟DS1337(＄1.1873)的硬件连接如图8所示（其中R1=R1=R3=R4=3K）：

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图8 DS1337与下位机单片机连接图

NE56604能为多种微处理器和逻辑系统提供复位信号，其门限电平为4.2V。在电源突然掉电或电源电压下降到低于门限电平时，NE56604将产生精确的复位信号。要实现上位机单片机的输出信号与监测单元PC机的通讯，通常利用监测单元PC机配置的异步通信适配器，通过MAX232(＄2.0686)电平转换器即可实现。其电平转换电路如图10所示：

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