基于cc2530的智能无线传感器网络数据采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及无线通信设备技术领域，具体涉及一种基于CC2530的智能无线 传感器网络数据采集系统。
【背景技术】
[0002] ZigBee广泛用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备，ZigBee作为一 种短距离无线通信技术，由于其网络可以便捷的为用户提供无线数据传输功能，因此在物 联网领域具有非常强的可应用性。无线传感器网络综合了传感器技术、信息处理技术和无 线通信技术，它通过在监测区域内部署节点，形成一个自组织网络系统，可以应用于自动控 制、环境监测等领域。将无线传感器网络技术与分布式数据采集技术相结合，可以解决传 统方式的布线和电源问题，使数据采集传输更加高效、灵活、低成本。通信技术快速发展， 对于智能仪器的数据采集和传输有了越来越高的要求，随着芯片技术的进步和发展，智能 仪器仪表也在不断的发展和普及。由于智能仪器中A/D转换器的输入有特定的窗口范围 (如-5?+5V)，因此在输入信号动态范围较大的情况下，A/D之前的放大器的增益设定就 存在问题，如果照顾小信号，则大信号经放大后超出A/D输入上限；如果保留大信号则小信 号就会被忽略掉或经A/D后只占 A/D输出的几位低的有效位，从而影响小信号的转换精度。 目前，通常采用手动换档实现改变增益从而改变仪器的量程，但这已经不能满足现在智能 仪器的数据采集和传输要求。 【实用新型内容】
[0003] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于CC2530的智能无线传感器 网络数据采集系统，该系统包括多个数据采集传感器节点、控制主机及放大器电路，放大器 电路包括具有CC2530芯片的微处理器电路、零漂自动跟踪补偿校正电路，具有CC2530芯片 的微处理器电路与零漂自动跟踪补偿校正电路相连接，控制放大器电路对输入信号进行比 较调整和对零漂进行自动跟踪补偿校正，实现对多个数据采集传感器节点的无线组网，并 利用CC2530芯片基于zigbee协议建立多节点的无线传感网络进行数据的采集传输。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。
[0005] -种基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统，系统包括多个数据采集 传感器节点、控制主机，该系统还包括一个放大器电路，放大器电路包括具有CC2530芯片 的微处理器电路、零漂自动跟踪补偿校正电路，具有CC2530芯片的微处理器电路与零漂自 动跟踪补偿校正电路相连接，控制放大器电路对输入信号进行比较调整和对零漂进行自 动跟踪补偿校正，实现对多个数据采集传感器节点的无线组网，并利用CC2530芯片基于 zigbee协议建立多节点的无线传感网络进行数据的采集传输。
[0006] 优选的是，所述零漂自动跟踪补偿校正电路包括差分输入缓冲级、零漂跟踪保持 电路、数字增益放大电路，所述差分输入缓冲级、零漂跟踪保持电路、数字增益放大电路与 具有CC2530芯片的微处理器电路相连接。
[0007] 在上述任一技术方案中优选的是，所述差分输入缓冲级包括第一差分输入缓冲 级、第二差分输入缓冲级，第一差分输入缓冲级与第二差分输入缓冲级并联连接。
[0008] 在上述任一技术方案中优选的是，所述零漂跟踪保持电路包括第九放大器和电 容。
[0009] 在上述任一技术方案中优选的是，所述数字增益放大电路包括第一放大器、第二 放大器、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第六放大器、第七放大器、第八放大器，第一 放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第六放大器、第七放大器、第八 放大器依次并联连接。
[0010] 在上述任一技术方案中优选的是，所述零漂自动跟踪补偿校正电路还包括第九差 分输入开关、第十一差分输入开关、第十输入接地开关、第十二输入接地开关、零漂采集开 关，所述第九差分输入开关、第十一差分输入开关、第十输入接地开关、第十二输入接地开 关、零漂采集开关与差分输入缓冲级、零漂跟踪保持电路、数字增益放大电路、具有CC2530 芯片的微处理器电路相连接。
[0011] 在上述任一技术方案中优选的是，所述零漂自动跟踪补偿校正电路还包括比较器 与比较器的窗口电压。
[0012] 在上述任一技术方案中优选的是，所述零漂自动跟踪补偿校正电路还包括输入增 益控制开关、第一增益控制开关、第二增益控制开关、第三增益控制开关、第四增益控制开 关、第五增益控制开关、第六增益控制开关、第七增益控制开关。
[0013] 在上述任一技术方案中优选的是，所述数字增益放大电路的第一放大器、第二放 大器、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第六放大器、第七放大器的每一级的增益为 12db(22)，全部接通为84db。
[0014] 在上述任一技术方案中优选的是，所述输入增益控制开关、第一增益控制开关、第 二增益控制开关、第三增益控制开关、第四增益控制开关、第五增益控制开关、第六增益控 制开关、第七增益控制开关依次接通数字增益放大电路，CC2530芯片控制输入增益控制开 关、第一增益控制开关、第二增益控制开关、第三增益控制开关、第四增益控制开关、第五增 益控制开关、第六增益控制开关、第七增益控制开关中的一个接通，每次只有一个增益控制 开关导通，数字增益放大电路中的放大器有八个数字增益值可选。
[0015] 本实用新型的基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统包括多个数据采 集传感器节点、控制主机及放大器电路，放大器电路包括具有CC2530芯片的微处理器电 路、零漂自动跟踪补偿校正电路，具有CC2530芯片的微处理器电路与零漂自动跟踪补偿校 正电路相连接，控制放大器电路对输入信号进行比较调整和对零漂进行自动跟踪补偿校 正，实现对多个数据采集传感器节点的无线组网，并利用CC2530芯片基于zigbee协议建立 多节点的无线传感网络进行数据的采集传输。
[0016] 本实用新型的基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统，微处理器电路 选用TI公司的具有无限收发功能的CC2530芯片，CC2530芯片内置有ADC引脚，因此不需 要外加 AD转换器；放大器电路包括零漂自动跟踪补偿校正电路包括差分输入缓冲级、零漂 跟踪保持电路、数字增益放大电路、差分输入开关、输入接地开关、零漂采集开关、比较器与 比较器的窗口电压、增益控制开关。放大器电路最初以48db的增益对输入信号放大，并与 设定输出窗口比较，根据比较结果调整增益，再进行放大、预测比较、增益调整。这样经过 三次放大三次与设定的输出窗口预测比较、三次调整增益，最后确定最佳数字增益。然后， CC2530芯片控制差分输入开关，断开输入接地开关、零漂采集开关导通Λ T时间，整个放大 器进行自动零漂采集并把采集到的零漂值保持在电容上。当Λ T时间过后，差分输入开关 导通，同时输入接地开关、零漂采集开关断开，整个放大器处于对输入信号最佳放大的工 作状态，电容上保持的零漂值通过一定的比例加到差分输入的负端，整个放大器实现对零 漂的自动跟踪补偿校正后对信号进行放大。然后，启动A/D转换，把A/D结果和数字增益码 作为一组数据存入到数据存储器内，数据处理时根据增益码和A/D结果很容易计算出信号 的值。具有上述结构的基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统，应用范围广泛， 系统实用性强。
[0017] 本实用新型的基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统，其放大器电路 可以根据输入信号的大小经过三次对输入信号比较调整之后用最佳的增益放大信号使输 出落入设定的窗口范围之内，提高仪表的测量精度实现自动量程变换。利用CC2530芯片很 容易地对零漂进行自动跟踪补偿校正，同时利用CC2530强大的无线通讯模块对多个数据 采集传感器节点进行无线组网，使其在多传感器工作条件下实现其特有的自组网络和多跳 通信，提高其采集数据的广泛性和高效性。
[0018] 本实用新型的基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统，可充分利用放 大器的作用自动消除零漂的影响，同时放大器还可以完成自动定标，消除放大器增益不精 确对放大器精度的影响，具有很高的精度，无线传感网络的建立为大范围的数据自动采集 创造了条件。
【附图说明】
[0019] 图1为按照本实用新型的基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统的一 优选实施例的放大器电路结构示意图；
[0020] 图2为按照本实用新型的基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统的一 优选实施例的放大器电路具体结构图；
[0021] 图3为按照本实用新型的基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统的一 优选实施例的单片机控制放大器工作流程示意图；
[0022] 图4为按照本实用新型的基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统的一 优选实施例的无线传感网建立模式示意图；
[0023] 图5为按照本实用新型的基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统的一 优选实施例的系统工作流程示意图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作详细说明，以下描述仅作为示范和 解释，并不对本实用新型作任何形式上的限制。
[0025] 如图1所示，基于CC2530的智能无线传感器网络数据采集系统包括多个数据采 集传感器节点、控制主机，以及放大器电路。放大器电路包括具有CC2530芯片的微处理器 电路、零漂自动跟踪补偿校正电路，具有CC2530芯片的微处理器电路与零漂自动跟踪补偿 校正电路相连接，控制放大器电路对输入信号进行比较调整和对零漂进行自动跟踪补偿校 正，实现对多个数据采集传感器节点的无线组网，并利用CC2530芯片基于zigbee协议建立 多节点的无线传感网络进行数据的采集传输。
[0026] 微处理器电路选用TI公司的具有无限收发功能的CC2530芯片，其内核是51的 增强型内核。CC2530芯片是用于2. 4-GHz IEEE 802. 15. 4、ZigBee和RF4CE应用的一 个真正的片上系统（SoC)解决方案，它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节 点。CC2530芯片结合了领先的