兆瑞琦

（遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院,沈陽(yáng) 110036）

基于CC2430機(jī)房溫、濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

兆瑞琦

（遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院,沈陽(yáng) 110036）

介紹CC2430芯片的技術(shù)特點(diǎn)、基本功能及其工作的基本硬件框架，闡述了如何利用CC2430、溫度傳感器K4X6611和濕度傳感器HMl500LF進(jìn)行環(huán)境溫度、濕度進(jìn)行檢測(cè)以及系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。

CC2430溫度傳感器;濕度傳感器;IEEE 802.15.4

0　引言

隨著我遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院新校區(qū)建設(shè)的不斷深入與完善，信息化應(yīng)用的開(kāi)發(fā)在我院教學(xué)和科研有了更深入的應(yīng)用，目前為全校提供基礎(chǔ)服務(wù)環(huán)境的教學(xué)數(shù)據(jù)中心機(jī)房和宿社門(mén)禁，所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與門(mén)禁安防設(shè)備采用以單體樓為匯聚點(diǎn)接入中心機(jī)房，由于各個(gè)單體樓相距較遠(yuǎn)，管理不能夠集中。而且每個(gè)單體樓宇的弱電間空間相對(duì)狹小，沒(méi)有通風(fēng)換氣設(shè)備，為了保證網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠安全、穩(wěn)定、高效的24小時(shí)全天運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)設(shè)備投資的最大收益，就有必要對(duì)各個(gè)單體樓宇弱電間環(huán)境，比如溫度、濕度等環(huán)境變量進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)環(huán)境溫、濕度不符合設(shè)備運(yùn)行時(shí)的智能報(bào)警，以保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定與軟硬件資源、設(shè)備的安全以及相關(guān)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的安全。因此我院信息化建設(shè)的首要任務(wù)之一就是建設(shè)一套能夠?qū)Ω鱾€(gè)單體樓宇弱電間進(jìn)行環(huán)境中溫、濕度進(jìn)行檢測(cè)、智能化自動(dòng)報(bào)警的系統(tǒng)。

1　CC2430芯片概述

CC2430作為Chipcon公司生產(chǎn)的首款2.4GHz射頻芯片，符合IEEE802.15通信標(biāo)準(zhǔn)，片內(nèi)集成工業(yè)級(jí)別單片機(jī)和射頻收發(fā)器，是專(zhuān)門(mén)為了建立ZigBee系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。用戶應(yīng)用該芯片可以設(shè)計(jì)ZigBee終端設(shè)備、ZigBee路由器、ZigBee協(xié)調(diào)器。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)適合于對(duì)環(huán)境變量采集，系統(tǒng)控制，CC2430適用于多網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)拓?fù)涮匦?，以達(dá)到系統(tǒng)優(yōu)化、減少系統(tǒng)成本、降低系統(tǒng)功耗的的目的。

為了減少芯片的功耗，延長(zhǎng)系統(tǒng)使用電池的待機(jī)時(shí)間，CC2430芯片設(shè)計(jì)了4種不同的工作模式，在不同的工作狀態(tài)間，能夠快速的在不同工作模式中切換，適用環(huán)境采集的系統(tǒng)，由于系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求不高，大部分時(shí)間系統(tǒng)處于非激活狀態(tài)，因此CC2430采用了時(shí)鐘分塊控制技術(shù)，可以關(guān)閉CC2430的電源，進(jìn)一步減少功耗。當(dāng)需要對(duì)環(huán)境進(jìn)行采集時(shí)，系統(tǒng)切換工作狀態(tài)。

2　硬件設(shè)計(jì)

2.1 核心電路設(shè)計(jì)

CC2430專(zhuān)門(mén)為實(shí)現(xiàn)ZigBee系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，外圍只需要搭配適合的電容和電感就可實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)射功能。

通過(guò)合理的PCB（印制板）微波傳輸線設(shè)計(jì)配合電感、電容可設(shè)計(jì)出非平衡變壓器。通過(guò)調(diào)節(jié)偏置電阻可改變晶振電流。應(yīng)用CC2430內(nèi)部的T/R電路，完成數(shù)據(jù)交換。

晶振電路。為了適應(yīng)不同的工作模式，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩種工作頻率的晶振電路，其頻率分別為32MHz與32.768kHz。晶振電路有石英諧振器與電容構(gòu)成。

通過(guò)電容濾波來(lái)改善電壓調(diào)節(jié)器為內(nèi)部供電的電壓波形。

2.2 溫度傳感器電路

本文中溫度傳感器選取一款體積小，直流5V供電，由MAXIM公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的K4X6611。該傳感器準(zhǔn)確度高，誤差小。傳感器輸入為一路溫度電壓，一路參考電壓，通過(guò)計(jì)算得到測(cè)量溫度，準(zhǔn)確度高，誤差小。接口電路含溫度采集電路，調(diào)節(jié)電路，通過(guò)差分放大器輸入CC2430的ADC通道AD2。系統(tǒng)中選用的電阻都采用高精度貼片電阻，以達(dá)到減小誤差，提高精度的目的。

2.3 濕度傳感器電路

本文中濕度傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格適中，由Humire公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的HMl500LF濕度傳感器。該傳感器輸入輸出具有特性好，輸出電壓與測(cè)量環(huán)境的濕度成正比，線性度高。，誤差在2%以?xún)?nèi)。輸出信號(hào)則經(jīng)過(guò)1／2分壓后輸入到由運(yùn)放組成的射隨器，射隨器輸出信號(hào)直接進(jìn)入CC2430的ADC通道Ad1。

3　結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)Chipcon公司生產(chǎn)的CC24XX系列芯片進(jìn)行研究設(shè)計(jì)出了一款適用于大學(xué)校園各個(gè)弱電間的溫濕度測(cè)量環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能化自動(dòng)報(bào)警的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的溫濕度檢測(cè)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、系統(tǒng)穩(wěn)定、成本低、功耗低、溫濕度檢測(cè)精度高的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸，自動(dòng)報(bào)警的功能，為校園網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理帶來(lái)了便利。

[1]黃向驥.基于CC2430的無(wú)線智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].武漢理工大學(xué).

[2]劉渝燦.基于CC2430片內(nèi)溫度傳感器溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國(guó)儀器儀表,2008(04):40-41.

[3]蔚俊剛,郭勇.基于CC2430和ARM在智能家庭中的應(yīng)用[J].儀器儀表用戶,2011.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.203

兆瑞琦（1984-)，男，遼寧沈陽(yáng)人，碩士研究生,助理講師，主要從事機(jī)電專(zhuān)業(yè)教學(xué)。