基于CC2530的Zigbee无线传感网络的设计与实现

----电气参数

E18-MS1PA1-PCBE18-MS1PA1-PCB是一款体积极小的2.4GHz无线模块，发射功率100mW，贴片型（引脚间距1.27mm），收发一体；自带高性能PCB板载天线。该模块目前已经稳定量产，并适用于多种应用场景（尤其智能家居）。E18-MS1PA1-PCB采用美国德州仪器（TI）公司原装进口CC2530射频芯片，芯片内部集成了8051单片机及无线收发器，并适用于ZigBee设计及2.4GHzIEEE802.15.4协议。模块引出单片机所有IO口，可进行多方位的开发。该模块内带功放芯片CC2592，增加了无线通信距离。E18-MS1PA1-PCB为硬件平台，出厂无程序，用户需要进行二次开发。序号

参数名称参数值摘要1射频芯片CC2530TI2模块尺寸16*27mm含PCB天线3模块重量1.6g含PCB天线4工作频段2405~2480MHz2.4GHzIEEE802.15.4协议5PCB工艺4层板阻抗匹配，无铅工艺，屏蔽罩抗干扰6接口方式3*8*1.27mm贴片7供电电压2.0~3.6VDC注意：高于3.6V电压，将导致模块永久损毁8通信电平0.7VCC~5VVCC指模块供电电压9实测距离约800m晴朗空旷，最大功率，高度2m，250k空中速率10发射功率最大20dBm约100mW11空中速率250kbps12关断电流1.2uAMCU睡眠，无线关闭，VCC=3.3V13发射电流140mA@20dBm建议供电能力大于300mA14接收电流42mA平均值15通信接口I/O单片机所有IO引出，详见芯片手册16发射长度1~103字节单个数据包17接收长度1~103字节单个数据包18RSSI支持支持详见芯片手册19天线接口PCB板载天线50Ω特性阻抗20工作温度-40~+85℃工业级21工作湿度10%~90%相对湿度，无冷凝22储存温度-40~+125℃工业级23接收灵敏度-97dBm@250kbps详见芯片手册--

电子技术

基于ZigBee+GPRS的智慧校园监测系统设计

田丰

（贵州商学院,贵州贵阳，550025 ）

基金项目：贵州商学院自然科学研究项目（2019YJZK01）；贵州省普通高等学校智能物联网工程研究中心（黔教合KY字［2016］016）。

摘要：针对目前高校规模越来越大以及校园安全隐患难以排查等问题，提出将Zigbee无线传感网络与GPRS长距离通信技术应用到校园监 测系统中。采用以CC2530为核心搭建Zigbee无线传感网络，采集校园火灾、照明能耗和校园人员出入信息，并通过GPRS传输至移动终端 和管理系统，实现对数据的存储、分析和显示，达到实时监测和正确决策的目标。

关键词：Zigbee; GPRS;智慧校园；实时监测

图1基于Zigbee+GPRS的智慧校园监测系统框架图随着我国经济的飞速发展和社会

的快速进步，我国的教育事业在近几

年也得到了快速发展。在中央提出“智

慧城市”、“节约型社会”的号召下，

建设“智慧校园”和“节约型校园”

的工作正式提上历史日程。近些年，

随着高等院校逐年扩招，学生数量和

教学楼的数量也越来越多，如何解决电能消耗、校园火灾监

控和人员出入校园的管理问题成为了智慧校园建设中的关

键一环［11o做好高校节能减排、校园火灾监控和平安校园的

工作对维护社会稳定具有重要作用。

1无线通信技术

物联网的无线通信技术很多，主要分为两类：一类是

Zigbee、WiFi、蓝牙等短距离通信技术；另一类是NB-IOT

和LORa等长距离无线通信技术。它们或基于传输速率、传 输距离和功耗的特殊要求，或着眼于功能的可扩展性，各有

千秋。在物联网的智能应用中，不仅需要组建短距离的无线

传感网，大多数时候还需要进行长距离的无线通信。下面就

电池寿命、传输距离、传输速率等角度对几种常见无线通信

技术进行横向和纵向对比，对比结果如表1所示。

从表1可以看出，Zigbee能够满足大面积的布网要求， 成本较低，适宜于智慧校园监测系统无线传感网的组建；

高新技术　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥｅＨＮＯＬＯＧＹ　．　皿圆　基于Ｚｉｇｂｅｅ　ＣＣ２５３０的无线抄水表系统的研究与设计①　薛同莲　方靖淮　许田　（南通大学理学院　江苏南通　２２６０００）　摘　要：无线自动抄水表技术具有不入户。管理费用低．快速以及可避免误抄．错抄等优点。本文设计了一种无线抄水表系统，共包含　远程用户终端模块和无线收发模块两部分，这两部分都采用射频芯片ＣＣ２５３０６，相应的电路组成。用二进制计数方法读取水表数据，然后　通过ｚｉｇｂｅｅ无线信号传输此数据，实现不入户采集多户数据，且成本较低。　关键词：Ｚｉｇｂｅｅ　无线网络　ＣＣ２５３０　传统抄水表　无线抄水表　中图分类号：ＴＮ９１　５　文献标识码：Ａ　文章编号：１　６７２－３７９ｌ（ｇｏ１　３）ｉＩ（ｂ）－０００７－－０２　随着现代科技的飞速发展，无线抄表　系统越来越受到人们的青睐并逐渐取代了　传统的抄表系统。传统抄水表系统大致可　以分为三类：智能卡水表、有线自动抄表系　统、无线智能水表。其中有线自动抄表系统　又可分为分线制集中抄表和总线制集中抄　表。由于前两种方式都存在着不利因素，　故目前无线自动抄表系统越来越受到业界　的瞩目。　１　Ｚｉｇｂｅｅ技术简介　Ｚｉｇｂｅｅ是一种高可靠的无线数据传输　网络，采用ＩＥＥＥ　８０２．１　５．４通信标准，工作　于免申请和免费使用的２．４　ＧＨｚ频段，是一　种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低　成本、低复杂度的无线网络技术，主要用于　近距离传输，适合用于无线数据采集、无线　工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、　家庭和楼宇自动化、医用设备控制、远程网　络控制等场合，因此，也适合无线水表自动　抄表系统的需要。　本设计的Ｚｉｇｂｅｅ远程用户终端模块和　Ｚｉｇｂｅｅ数据采集模块中，Ｚｉｇｂｅｅ部分采用德　州仪器（ＴＩ）近日宣布推出最新Ｚ－Ａｃｃｅｌ系列　２．４　ＧＨｚ　Ｚｉｇｂｅｅ认证网络处理器中的产品　——ＣＣ２５３０来完成，ＣＣ２５３０只需要很少的　外围器件（外围电路如图２所示）且该器件无　需了解繁琐的全功￣Ｚｉｇｂｅｅ协议栈，从而减　少开发时间并简化了Ｚｉｇｂｅｅ功能。ＣＣ２５３０芯　片上集成了８０５１内核，里面集成了一片增　强型的５１单片机。这里我们选用ＺＳｔａｃｋ－　ＣＣ２５３０－２．３．０—１．４．０（Ｚｉｇｂｅｅ　２００７）协议栈，　可以在Ｚｉｇｂｅｅ处理器上运行，开发环境使用　ＩＡＲ　７．６０Ａ版本。（见图１）　２设计方案　本设计主要用于楼字水表的自动抄　表，抄表人员可以不用进入各个住户室内　而将水表数据读取。总体设计为：首先在单　元楼内安装一个Ｚｉｇｂｅｅ数据采集模块，用于　方便读表人员收集各住户水表数据；同时，　还要在各住户家中安装一个Ｚｉｇｂｅｅ远程用　户终端模块，其主要用来读取水表的数据　然后通过Ｚｉｇｂｅｅ的射频部分将数据传输到　Ｚｉｇｂｅｅ的数据采集模块；可由ＰＣ机读取并整　理采集器所读取的水表数据，以供水费的　收取、查询等。图２为系统框图。　２．１远程用户终端模块　Ｚｉｇｂｅｅ远程用户终端模块安装干单元　楼中各住户家中。在远程用户终端ＣＣ２５３０　模块中采用１条数据线来实现读取一个水　表数据，其中ＣＣ２５３０模块与水表连接部分　电路示意图如图３所示。水表用的是脉冲式　水表，水表齿轮每转过一格，数据线便会发　出一个脉冲，一个脉冲相当于０．００１吨水。将　此信号存储并采集，经过单片机计算，即可　获得当前水表读数。　Ｚｉｇｂｅｅ终端模块采集好水表数据后，可　以将数据无线传输到Ｚｉｇｂｅｅ集中器模块进　行处理，并用ＬＣＤ１２８６４显示。（见图３）　２．２无线传输模块　图４展示了Ｚｉｇｂｅｅ协议栈结构模型图。　Ｚｉｇｂｅｅ的协议分为两部分，ＩＥＥＥ　８０２．１　５．４　定义了ＰＨｙ（物理层）和ＭＡＣ（介质访问层）　技术规范；Ｚｉｇｂｅｅ联盟定义了ＮｗＫ（网络　层）、ＡＰｓ（应用程序支持子层）、ＡＰＬ（应用　层）技术规范。Ｚｉｇｂｅｅ协议栈就是将各个层　ｌ。　哪ＩＩ　１　脚　｛　脚　、　．ｈｍ　ｌ　Ｆ　ｌｌ　Ｊ　．　¨　图１　ＣＣ２５３０外围电路　乙Ａ　Ｈ　ＰＣ机带　ＣＡＮＢｕｓ　通讯卡　ｌＩ　ＣＡＮＬ　Ｉｌ　Ｉ　Ｉ采集器，Ｉ　Ｉ采集器２　ｌ　…　ｌ采集器　Ｉ　介　终端模块１、２…　终端慎块１．２…　终端模块ｌ、２…ｎ　图２系统框图　①基金项目：科教部国家重大仪器专项（２Ｏｌ１ＹＱ０３０１　３４０３）；　南通大学自然科学类科研基金项目（１　２Ｚ０３０）。　作者简介：薛同莲（１９７７一），女，汉族，江苏省淮安市人，讲师，从事电子技术研究及物理实验教学工作。　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　

基于ZigBee无线传感网络的SMT厂房温湿度监控系统设计

张青培，王直（江苏科技大学江苏镇江212003）摘要：ZigBee是一种能满足低功耗、低复杂度、低成本的新的无线通信技术，文中针对ZigBee的技术特点和SMT厂房的特殊的环境要求，提出了一种基于ZigBee无线传感网络的温湿度监控系统。本系统以射频芯片CC2530为核心，搭建了系统网络的硬件平台，并在ZigBee2007协议栈基础上进行了系统软件流程设计。经过试验，系统组网灵活，控制精度较高，对厂房的温湿度智能化、统一化的管理有着重要的实际意义。关键词：ZigBee；CC2530；SMT；无线传感网；监控中图分类号：TP722文献标识码：A文章编号：1674－6236（2013）01-0081-04DesignonSMTworkshoptemperatureandhumiditymonitoringsystembasedonZigBeewirelesssensornetworkZHANGQing-pei，WANGZhi（JiangsuUniversityofScienceandTechnology，Zhenjiang212003，China）Abstract:TheZigBeetechnologyisanewwirelesscommunicationtechnologywiththecharactersoflowconsumption，lowcomplexity，lowcostandsoon.Inthispaper，atemperatureandhumiditymonitoringsystembasedonZigBeewirelesssensornetworkisdesignedforthespecialenvironmentalrequirementsoftheSMTworkshop.TheCC2530RFchipisthecoreofthenetworkhardwareplatform.ThesoftwareprocessisdesignedonZigBee2007protocolstack.Aserialoftestshaveprovedthatthesystemcanworkwithflexibilityandhighcontrolingaccuracy，temperatureandhumidityintelligentplant，unifiedmanagementhasimportantpracticalsignificance.Keywords:ZigBee；CC2530；SMT；WSN；temperatureandhumidity；monitoring