基于CC2420模块无线温湿度监测系统设计

    1 引言

    目前,在生产、生活中的很多场合,对于周围环境的温湿度信息的提取和处理都有很高的要求。在工业生产现场,温湿度的信息也会对正常的生产造成影响,现在比较常用的采集和处理温湿度信息的方法是通过温湿度传感器采集温湿度信息,再通过485总线或者现场总线,将数据传输到监控中心,需要铺设很多的线缆,成本高,占用空间,出现了无线传感器网络zigbee技术以后,这个问题的解决就有了新的办法。

    2 Zigbee技术简介

    ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。在ZigBee协议规范中,定义了三种网络拓扑:星型结构,网状结构和簇树型结构,在星型网络结构中,ZigBee协调器负责整个网络初始化和维护,其他节点都作为ZigBee终端设备直接与ZigBee协调器通信,终端设备间的通信则需通过协调器转发。在网状网络和簇树型网络中,ZigBee协调器负责网络的建立和初始参数设定,网络都可以通过ZigBee路由器进行扩展。但是在簇树型网络中,路由器采用分级路由策略传送数据和控制信息,并且通常是基于信标的通信模式。而在网状网中则是完全对等的点对点通信,路由器不会定期发送信标,仅在网内设备要求时对其单播信标。

    3 系统总体设计方案

    本文采用ZigBee CC2420无线传输芯片,处理器选用单片机ATmega128与数字温湿度传感器STH11组成的温湿度监控系统,采用IEEE802.15.4的标准,利用全球共用的公共频率2.4GHZ,实现ZigBee协议栈的数据处理,与有线设备相比具有携带方便,无需布线等优点,并且具有非常显著的网络节点多、传输距离远等优势。温湿度监测系统采用簇树结构,每个工作区域有一个路由节点,负责处理和转发来自终端设备的温湿度信息,多个工作区域共有一个协调器节点,将来自路由器的各个监测区域的数据发往监控终端。

    本系统主要是将该射频芯片CC2420与微处理器ATmega128连接起来,配以晶振和负载电容、输入/输出匹配元件和电源电压动耦电容等很少的外部元件。CC2420通过简单的四线( SI、SO、SCLK、CSn)与SPI兼容串行接口配置,这时CC2420是受控的。ATmega128的SPI接口工作在主机模式,它是SPI数据传输的控制方,CC2420设为从机工作方式,CC2420通过简单的四线(SI、SO、SCLK、CSn)是受控的。ATmega128的SPI接口设为主机工作方式时,在SPI通信时,应在SPI接口初始化,此后,当把据写入主机的SPI数据寄存器后,主机接口将自动启动时钟发生器,在硬件电路的控制下位传送,通过MOSI将数据移出ATmega128,并同时从CC2420由MISO移入数据,数据全部移出时,两个寄存器就实现了一次数据交换。