分布式无线温度报警系统硬件设计

在粮库温控系统、冷库温控系统、智能化建筑控制系统、中央空调系统等众多应用系统中都需要多点分布式温度测量系统。传统的多点分布式温度报警系统大多采用有线传输方式，布线繁琐、耗材多、造价高、功耗大、扩展性能差、更新升级代价大、影响美观。而且由于采用硬线连接，线路容易老化或遭到腐蚀、磨损等，故障发生率和误报率高。
本文将ZigBee技术与温度测量技术结合起来，构成单总线、低功耗、抗干扰能力强、组网灵活的分布式无线温度报警系统，避免了有线系统带来的诸多不便，提高了温度采集监控的性能。

1 分布式无线温度报警系统总体设计
分布式无线温度报警系统主要由3个部分组成： 温度采集终端、协调器和监控终端。分布式无线温度报警系统的整体架构如图1所示。

其中温度采集终端功能为完成温度信息的自动采集和无线传输。协调器功能为负责整个传输系统的初始化，提供安全管理服务，通过串口接口与监控终端的单片机进行数据通信。监控终端的功能为对协调器设备上传的数据进行分析并作出相应的处理。

2 温度采集终端硬件设计
温度采集终端由CC2430、DS18B20、RT9002、LED、电源电路等组成。智能型温度传感器DS18B20的输出为数字信号，直接连接到CC2430的I2C口。采集终端采用电池供电方式，5V锂电池经XC6221A302MR降压至3．3V供终端节点使用。采集终端硬件部分原理图如图2所示。

2．1 CC2430芯片介绍
CC2430是Chipeon公司推出的用来实现嵌入式ZigBee应用的片上系统。它支持2．4 GHz IEEE 802．15．4／ZigBee协议。该芯片延用以往CC2420芯片的结构，在单个芯片上集成ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。它使用一个8位MCU(8051)，具有32／64／128kB可编程闪存
和8kB的RAM，还包含模／数转换器(ADC)、几个定时器、AES-128安全协议处理器、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路和掉电检测电路。CC2430的低功耗无线通信能力、高性能的处理和传输能力以及网络容量大等独特的设计使其成为分布式无线温度监测报警系统硬件实现的最佳选择之一。
2．2 DS18B20芯片介绍
DS18B20是美国Dallas公司生产的“一线总线”接口的数字化传感器。其具体功能特点为：3．0～5．5V单电源供电；微型化、低功耗、抗干扰能力强、易与微处理器接口；温度测量范围为-55～+125℃，测温分辨率可达0．5℃；3引脚TO-92小体积封装(GND脚接地，DQ脚作为信号线，VCC脚接电源)；可编程为9～12位A／D转换精度；只需一根端口线就能与MCU通讯；每只DS18B20有惟一的序列号并可存入其ROM中，便于实现多芯片多点测量；在使用中不需要任何外围元件；用户可自设定非易失性的报警上下限值。本系统采用DS18B20可以简化系统结构，提高系统可靠性，能较好地对环境复杂的场所进行长时间温度采集。