設計了基于ZigBee短距離無線通信技術與3G遠距離無線通信技術相結合的遠程無線測光系統(tǒng);該系統(tǒng)處理器選用的是三星S5PV210處理器，短距離無線通信模塊采用TI公司的CC2530芯片，3G上網(wǎng)卡設備用的是中興MF190無線上網(wǎng)模塊。文中給出了系統(tǒng)具體的軟硬件設計方案。結果表明，該系統(tǒng)可以達到穩(wěn)定高效的監(jiān)測效果，具有良好的實用性和應用價值。

　　1 系統(tǒng)總體設計

　　ZigBee 技術是一種低速率、近距離、低功耗、低復雜度、低成本、通信可靠和網(wǎng)絡容量大的無線通信技術。根據(jù)IEEE 802.15.4協(xié)議標準，ZigBee 的工作頻段分為868 MHz、915 MHz和2.4 GHz 3個頻段，其中2.4 GHz頻段上分為16個信道，該頻段為全球通用的工業(yè)、科學、醫(yī)學頻段，該頻段為免付費、免申請的無線電頻段，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、協(xié)調(diào)器主節(jié)點和上位機服務器監(jiān)控中心。系統(tǒng)的整體結構圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體結構圖

　　2 系統(tǒng)硬件設計

　　本系統(tǒng)的ZigBee 無線傳輸網(wǎng)絡由4個帶有光照強度傳感器的終端采集節(jié)點和1個協(xié)調(diào)器主節(jié)點構成。終端采集節(jié)點BH1750數(shù)字光照度傳感器采集到的光照強度數(shù)據(jù)通過CC2530射頻收發(fā)模塊以無線方式發(fā)送到協(xié)調(diào)器主節(jié)點CC2530射頻收發(fā)模塊，主節(jié)點CC2530射頻收發(fā)模塊再與主控制器S5PV210進行通信，通過3G網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸至遠程上位機服務器監(jiān)測中心。

　　2.1 協(xié)調(diào)器主節(jié)點設計

　　協(xié)調(diào)器主節(jié)點在整個ZigBee 無線網(wǎng)絡中的主要作用是建立、維護、控制終端節(jié)點的加入以及數(shù)據(jù)的匯總、緩存和轉發(fā)，它是ZigBee 網(wǎng)絡的控制中心，其結構框圖如圖2所示。無線射頻收發(fā)芯片CC2530 完成組網(wǎng)和數(shù)據(jù)無線收發(fā);3G上網(wǎng)完成數(shù)據(jù)的遠距離無線傳輸;主控芯片S5PV210負責整個主節(jié)點模塊的協(xié)調(diào)與控制。

圖2 局域網(wǎng)控制主節(jié)點結構框圖

　　CC2530 是用于IEEE802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應用的一個真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案，它能夠以非常低的總材料成本建立強大的網(wǎng)絡節(jié)點，CC2530 結合了RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，具有業(yè)界標準的增強型8051 CPU、系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8 KB RAM 和其他強大的功能。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。運行模式之間的轉換時間較短，可進一步確保低能源消耗。

　　2.2 終端采集分節(jié)點設計

　　終端采集節(jié)點負責將采集到的光照強度數(shù)據(jù)傳送到協(xié)調(diào)器主節(jié)點，其硬件電路原理圖如圖3所示。數(shù)字光照度傳感器BH1750負責光照強度數(shù)據(jù)的采集;無線射頻收發(fā)芯片CC2530 負責與局域網(wǎng)控制中心無線通信，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)點電路原理圖