基于ZigBee技术的节水灌溉系统设计

数据处理中心的主控制芯片采用的是基于ARM920T架构的S3C2440处理器，该处理器是一款应用于手持移动通讯设备的32 b RISC微处理器。在本系统中，S3C2440主要负责对整个系统内的传感器数据进行汇集、存储、运算并将运算结果转换成TCP／IP协议的光纤信号接入到In-ternet中或者通过串口与GPRS模块通信以实现数据的远端传输。
2．2ZigBee模块设计
ZigBee无线通信芯片选用的是TI公司的CC2430F128，它是全球首个真正意义上的系统级ZigBee芯片，其射频收发器工作在2．4 GHz ISM(IndustryScience Medical)频段，采用低电压(2．0～3．6 V)供电，接收发射电流为27 mA，接收信号灵敏度高达-92 dBm、最大发射功率为+O．6 dBm、最大传送速率为250 Kb／s，硬件支持CSMA／CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)和RSSI(Received Signal Strength Indicator)功能。由于其属于高频器件，因此本系统将其进行了模块化设计，其原理图如图3所示。

在射频电路部分使用了一个非平衡天线，连接非平衡变压器可使天线性能更好。电路中的非平衡变压器由电容C2和电感L1，L2，L3以及微波传输线组成，整个结构满足RF输入／输出匹配电阻(50 Ω)的要求。其内部的T／R交换电路完成LNA和PA之间的交换。R221和R261为偏置电阻，电阻R221主要用来为32MHz的晶振提供一个合适的工作电流。32MHz的石英谐振器(X1)和2个电容(C191和C211)构成高速时钟电路。32. 768 kHz的石英晶体(X2)与2个电容(C441和C431)构成低速时钟电路。在模块的外围，采用MAX706S看门狗芯片，在程序出现异常时为其提供可靠复位。同时S3C2440的串口1与CC2430模块的串口0相连，为S3C2440提供了访问ZigBee无线网络数据的接口。
2．3 其他硬件电路设计
S3C2440在接收到CC2430模块发送来的数据后，需要对其进行分类存储，以备在历史数据查询时使用。本系统采用S3C2440来驱动FLASH存储设备SD卡的读写，S3C2440具有专用的引脚通过SDIO模式来驱动SD卡，使用起来十分方便。GPRS模块的接口设计相对来说比较简单，S3C 2440的串口2通过MAX3232将TTL电平传换成RS 232电平后即可与GPRS模块相连。
由于农场环境的特殊性，不可能为每个ZigBee节点进行单独供电，因此本系统采用太阳能电池与普通干电池相结合的方式为其提供电源，在太阳能电池电量充足的时候，采用太阳能电池供电，当太阳能电池电量不足或者出现故障时切换到干电池端，利用干电池进行供电。