深度解析ZigBee无线终端温度测试系统电路

系统硬件电路设计

单个冷库温度无线监测系统的下位机主要是由单片机与温度传感器、无线射频收发器、键盘电路、显示电路、时钟电路等构成，上位机由单片机与无线射频收发器构成。下面将主要介绍上述几个模块的电路设计。上位机与下位机的单片机AT89C51的最小系统均如图所示，图中外接晶体以及电容C2、C3构成并联谐振电路，它们起稳定振荡频率、快速起振的作用，其值均为30PF左右，晶振频率选6MHZ。外接复位信号采用的是上电复位和手动复位的结合。

图1：单片机最小系统
 

本系统为多点温度测试，温度传感器DS18B20既可寄生供电也可外部电源供电。为了尽可能减少使用单片机的I/O口，我们采用外部电源供电方式。同时注意单总线上所挂接的DS18B20的数目不宜超过8个，否则需考虑总线驱动问题。其硬件连接电路如图。

图2：DS18B20与下位机单片机接口电路图

 

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XBee Pro模块自带软件包，可以直接实现点对点的无线通讯，但需要提前将XBee Pro模块进行匹配，才能实现数据的无线通讯功能。因为单片机管脚电压为5V，而XBee Pro模块的管脚电压为3.3V，故若将两模块连接需使用光电隔离。其中上位机与下位机分别都有XBee Pro模块与单片机的连接，设计采用的是独立式键盘，以查询方式工作。直接用I/O口线构成单个按键电路，每个按键占用一条I/O口线，每个按键的工作状态相互不会产生影响，其接口电路如图。

图3：模块与单片机硬件电路图
 

P2.1口表示起动键，起动系统工作。P2.2口表示停止键，停止系统工作。P2.3口表示通道切换键，选择要观察的那路温度。P2.4口表示设限键，设定系统工作环境的范围。P2.5口表示加一键，数字“+”键，按一下则上限温度设定值加1。P2.6口表示减一键，数字“—”键，按一下则下限温度设定值减1。

图4：独立键盘电路图
 

显示电路采用共阴极七段数码管，显示方式为节约硬件资源的动态扫描方式。

图5：显示电路

 

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DSl337是一种超小型的串行实时时钟芯片，除了具有其他时钟芯片所具有的记录秒、分、时、星期、日、月、年，闹钟，可编程方波输出外，最大的特点是体积小，连线少，性能良好。下位机单片机AT89C51与串行时钟DS1337的硬件连接。

图6：下位机单片机连接图
 

NE56604能为多种微处理器和逻辑系统提供复位信号，其门限电平为4.2V。在电源突然掉电或电源电压下降到低于门限电平时，NE56604将产生精确的复位信号。要实现上位机单片机的输出信号与监测单元PC机的通讯，通常利用监测单元PC机配置的异步通信适配器，通过MAX232电平转换器即可实现。

图7：电平转换电路
 

低温有毒的环境中解脱出来，为企业节约人力成本，又可以方便我们随时对其现场环境温度进行监控。毫无疑问，在监温系统中应用无线传感器技术以及适于它的ZigBee无线通信协议，是现在及将来冷库温度监控的研究热点并具有广泛的应用前景。