基于Zigbee无线通信技术交流传感器设计

１１Ｚ ｇ ｅ ． ｉＢ ｅ模块 简介
Ｚｇ ｅ 一种 新兴 的短 距 离 无 线 网络 协 定 ，主要 用 于 工 ｉ ｅ是 Ｂ
业传感器控制应用。主要特色有低速 、 低耗 电、 低成本 、 支援 大量 网络节点、 支援多种网络拓扑、 低复杂度 、 快速、 可靠、 安
全 。 ｉＢ ｅ是 一 个 由可 多 到 ６ ０ ０个 无 线传 输模 块 组 成 的一 Ｚｇ ｅ ５０ 个 无 线 传 输 网络 甲 台 ， 整 个 网络 范 围 内， 一 个 Ｚｇ ｅ 网络 在 每 ｉＢ ｅ
１ Ｔ ２模 块选 取 ． Ｓ Ｍ３ ３
Ｓ Ｍ３ Ｔ ２是 Ｓ Ｔ公 司基 于 Ａ Ｍ Ｃ ｒ ｘ Ｒ ｏｔ Ｍ３内核 ， Ｒ ７架 ｅ Ａ Ｍｖ
块 ， Ｕ模块 ， ｉｂｅ模块 ， Ｂ模块 。 ＭＣ Ｚｇ ｅ ＵＳ 交流漏 电电流 经 由传 感器变 为模拟直 流 电压 ，再经 由 ＭＣ Ｕ的 Ａ ＤＣ变为数字信号， 过 ＭＣ 通 Ｕ处理添加时间， 点 节
富 的外 设 和针 对 不 同要 求 的配置 成 为 控制 领 域 处理 器 的 首 选 。 本 项 目选 取 Ｓ Ｍ３ ｆ０ ｃ 片 是 基 于 如下 考 虑 ： Ｔ ２１ ３６芯 （ ） 功耗 ， １低 由于 应 用 Ｚｇ ｅ 网络 的工 业 现场 通 常 是 比较 ｉ ｅ Ｂ
数据包 ， 由ＵＳ Ｂ模块将数据包交给 Ｐ Ｃ上位机软件 ， 通过友好
２ １ 年 第 ５ 期 ０２ （ 总第 １ １ 期 ） ２
信 息 通 信
ＣＡ ＴＩ ＯＮ Ｓ
２０１ ２ （ ｍ． Ｎｏ ２１ Ｓｕ １ ）
基于 Ｚｇ ｅ 无线通信 技术交流传感器 设计 ｉｂ ｅ
于 昆才 。 永侃 戈
（ 南大学， 江 江苏 无锡 ２４ ０ ） １ ０ｏ
摘要： 出一种基于新型的 Ｚｇ ｅ 无线通信技术的解决方案 ， 提 ｉｂｅ 以工业控制 中常 出现 的交流漏 电流为测量变量 ， 通过传 感 器模块检 测、 Ｔ ２的数据 处理 、 ｉｂｅ 块无线发射 ， Ｓ Ｍ３ Ｚｇ ｅ 模 将所有数据 汇总到基站再通过 ＵＳ Ｂ连接 Ｐ ｃ端 ， 最终在 Ｐ ｃ机 上的 串口调 试助手界 面上将各节点 电流清晰显 示出来 。
数传模块之间可以相互通信 ，每个 网络节点间的距离可 以从
标 准 的 ７ ｍ 无 限扩 展 。 ５ 本 项 目的 Ｚｇ ｅ 芯 片 是 Ｅ ｉＢ ｅ ＭＢ Ｒ 的 Ｅ ６ ， 要 是 考 虑 Ｅ Ｍ２ ０ 主
到Ｅ Ｅ ＭＢ Ｒ对 Ｓ Ｍ３ Ｔ ２有很好的技术支持 ， 只需对其提供 的例
程进行相应的移植即可。
号等 成 为打 包 的数 字 信 号 ， 过 Ｚｇ ｅ 芯 片 的发 射 成 为 Ｚｇ ｅ 通 ｉｂ ｅ ｉ ｅ ｂ 网络 中 的无 线 信 号 ， 基 站 Ｍ Ｃ 接 收 该 型 号 并 处 理 成 为 ＵＳ Ｕ Ｂ
构，ｈ ｍｂ指令集， ６３ ｔｕ １／２位处理器 ， 作为支持 Ｃ ｒ ｘＭ３内核 ｏ ｅ． ｔ 的佼佼者， Ｔ ２以其低 功耗 、 Ｓ Ｍ３ 低成本、 低门槛 、 高性价 比、 丰
这大大 简化 了软件 中时序和协议部分的编写难度 ，缩减 了开
发周期。 （ ） 成本 ， Ｔ ２１ ３６的市 场 价 仅仅 为 ｌ ３低 Ｓ Ｍ３ ｆ０ ｃ ２元左 右 ， 几 乎 相 当 于一 款 中档 ８ ５ 单 片机 的价 格 ， 至 低 于 中 档 Ａ Ｒ 位 １ 甚 Ｖ 单 片机 的价 格 。 （） ４ 开发 难 度 低 ， Ｔ ２ 善 的 固件 库 也 是其 打 败 同行 的 Ｓ Ｍ３ 完 重 要 原 因 ， 发者 只需 了解 固件 库 的 接 口函 数 ， 几 乎 不 需 要 开 而
小 的漏 电流 ，这些电流可 能会对设备的正常运作和操作人员 的安全造成重大影响， 以应当对工业设备进行实施扫描， 所 并
不 中断 实 施 监 测 ， 是 由于 漏 电 流是 交 流 电且 比较 小 ， 要 经 但 需
１ 系统 软件 的设 计 ． ４
经设计 ， 系统程序总流程如下： 本 首先 进 行 ＡＤ 的初 始 Ｃ 化 ， 且 Ａ 转 换 端 口接 收 到 的模 拟 信 号 。 后 检 测 节 点 是 否 并 Ｄ 随 已连接 到 网络 中 ， 是则 进 行 下 一 步 操 作 ， 则 继 续 检 测 。然 后 否
的人 机 界 面 形 成 清 晰 的 数据 视 图 。
大的， 节点数量也是非常多的， 所以频繁 更换 电源 的成本和时
间 开 销 都是 比较 大 的 ，而 Ｓ Ｍ３ ｆ０ ｃ 片 具 有 ７ＭＨＺ时 Ｔ ２１ ３６芯 ２ 钟 ， 功 耗 仅 为 ３ ｍ 这 样 的 结 果是 令 人 满 意 的 。 但 ６ Ａ， （ ） 设 丰 富 ， 有 ２个 转 换 时 间 为 ｌ Ｓ ＡＤ转 换接 口 ， ２外 具 ｕ的 １ 个 可配 置 通 道 ，２位 的 转 换精 度 ， 以胜 任 本 项 目的 Ａ Ｏ １ 可 Ｄ转 换 工 作 。 另外 还 具 有 Ｓ Ｉ 口 ， 于 与 Ｅ Ｅ 的 芯 片通 信 ， Ｐ接 用 ＭＢ Ｒ
关 键 词 ： ｉｂ ｅ 交 流传 感 器 ； Ｔ ２ Ｚｇ ｅ； Ｓ Ｍ３ 中 图 分 类 号 ：Ｎ９ ５ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ３１３ 【 ０ ２ ０ ．０ ００ １ ７． １ｌ２ １ ）５０ ９ ．２
电压 相 匹 配 。
ｌ系统 设计 及数据 流流 动
硬 件 部 分从 模 块 来 划 分可 以细 化 为 ： 感器 模 块 ， ＤＣ模 传 Ａ
１ 传感 器模块 工作 原理 ． ２
在 工 业 控 制 领 域 ，工 业 设 备 可 能 会 由于 一些 原 因 出现 微
了解外 设和 内核寄存器的使用， 极大降低了开发周期和投入 ，
而 且 Ｚｇ ｅ 芯 片 商 Ｅ Ｅ ｉＢ ｅ ＭＢ Ｒ与 Ｓ 的深 入 合 作 ，这 对 快速 开 Ｔ 发 是 非 常有 利 的 。