Zig Bee技术在各类传感器节点中的设计

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欢迎访问e展厅 展厅 6 数据采集/无线通讯展厅 通讯卡, 数据采集卡, 无线通讯模块, 远程监控系统, RFID, 信号隔离器, 转换器... 众所皆知，ZigBee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。它此前被称作“HomeRF Lite”或“FireFly”无线技术，主要用于近距离无线连接。它有自己的无线电标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很低的功耗，以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，因此它们的通信效率非常高。最后，这些数据就可以进入计算机，用于分析或者被另外一种无线技术如WiMax收集。 ZigBee的目标市场主要有PC外设（鼠标、键盘、游戏操控杆）、消费类电子设备（TV、VCR、CD、VCD、DVD等设备上的遥控装置）、家庭内智能控制（照明、煤气计量控制及报警等）、玩具（电子宠物）、医护（监视器和传感器）、工控（监视器、传感器和自动控制设备）、物流等非常广阔的领域。 Zig Bee在医疗传感器节点中的设计 医疗传感器节点的基本结构包括个人服务器、各类医疗传感器模块和无线收发模块等。 医疗传感器，顾名思义，它是应用于生物医学领域的那一部分传感器，它所拾取的信息是人体的生理信息，而它的输出常以电信号来表现，这里，医疗传感器可以定义为：把人体的生理信息转换成为与之有确定函数关系的电信息的变换装置。因此，医疗传感器节点通过ZigBee技术将人体的各类传感器与医疗网络连接起来。 因此，医疗传感器模块是用来进行外部传感器信号的感知、采集、转换，是整个节点真正与外部信号量接触的模块。然而，医疗传感器是以生命体为测量对象。尤其是人体，可以说是世界上最复杂的系统，各生理变量间存在着高度的相关性而且不易接近。所以医疗传感器要从众多的现象中取出预测生理量，得出可靠而有意义的测量数据，同时又要确保被测对象的安全。 由于人体参数大多是微弱信号，一般只有几mV级别，甚至更低，并且存在多种噪声（测量环境噪声、仪器与人体摩擦噪声以及仪器本身噪声等）、工频干扰（由测量环境周围存在50 Hz的电磁场引起的）以及各种杂音等不利因素。因此，在具体医疗传感器节点设计中，加入模拟电路处理模块，该模块一般包括以下几个部分：放大电路、滤波电路、陷波电路以及模数（A／D）转换电路等。在节点设计中，放大电路一般采用多级放大（三级或四级），末级放大电路除了有放大功能外，一般还具有电平提升功能；滤波电路应满足电路简洁、合理的截止频率、灵活方便的调节高低通截止频率等要求，合理地滤掉信号中的高频与低频干扰；陷波电路：目前广泛采用对称性双T阻容有源陷波器或集成开关电容器件以及非对称阻容网络陷波器等。总之，模拟电路处理模块主要对采集到的信号进行放大、滤波、陷波等处理，去除信号中的噪音、干扰，提取出有用信号。 Zig Bee在远程抄表系统中的设计 目前，各种计测式仪器仪表被广泛地应用于生产、生活、实验等领域。在工业、民用、医用军用、气象、商业、特种工业等行业，需要对各种数据进行测控和计量，并以此做出正确的统计与处理，因而对仪器仪表的需求量很大。但是由于传统的抄表工作需要由人工去完成，随着工业化的发展，大规模的抄表任务已经远远超过了人力抄表的范围；特别是在环境恶劣、抄表困难、甚至人迹罕至的环境下，人力抄表已经完全不能胜任了。 图1所示为一种典型的无线抄表方案，它包括一个监控器和几个终端水表。使用Zig Bee技术来实现无线通信网络，并选择Me sh网络。这样各个中间水表也可以具有路由功能，方便网络信息的传递。在硬件方面，主板包括一个Zig Bee无线通信模块和一个脉冲信号采集器。Zig Bee无线通信部分选择Free scale公司的解决方案，使用MC9S08GT60 +MC13193来实现Zig Bee通信，自己通过设计模块实现。信号采集器部分，主要通过CPU 的通用外部中断来采集脉冲信号。这样设计功耗很低，CPU可以在空闲的时候处于休眠状态。在软件方面，通过对Zig Bee协议栈的操作，实现Zig Bee无线通信。监控器需要把监控信息上传到上位机，也可以处理来自上位机的命令，此处兼容Meter2Bus协议。 Zig Bee在物流智能定位信息系统中的设计 在现有仓库管理中引入Zig Bee技术，可以对仓库到货检验、入库、出库、调拨、移库移位、库存盘点等各个作业环节的数据进行自动化的无线数据采集、无线数据更新。保证仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。通过科学的编码，还可方便地对物品的批次、保质期等进行管理。利用系统的库位管理功能，更可以及时掌握所有库存物资当前所在位置，有利于提高仓库管理的工作效率。 利用Zig Bee建立的无线传输网络，可根据仓库需要接入温度、湿度、安防等仓库信息智能设备。将各种系统完全整合在一个网络中，一次投资多重应用，避免重复投资。 典型的入库流程的Zig Bee设计，它共分五个部分： （1）运输单元将货物运输到仓库后，到仓库信息系统进行入库登记。 （2） 信息系统根据入库货物品种、数量等条件，通过Zig Bee无线网络向仓库查询可用仓位，并智能分配仓位。 （3）根据分配仓位，货物托盘放置智能卡，向智能卡写入信息与信息系统仓位信息、入库货物信息进行匹配。 （4）信息系统同时向叉车发送入库货物分配仓位信息，叉车根据仓位分配信息把对应的入库货物送入对应仓位。如送错仓库叉车车载系统和仓库信息系统都会主动告警，提示叉车及时更正。 （5）入库完成后，入库货物托盘所附智能卡定时向信息系统发送库存信息，时时更新库存状态。

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (5/5/2012)