摘要：文中介绍了一种传感器智能收集传输操控体系的规划。该规划由依据CC2530芯片的ZigBee无线组网传输的智能变送器模块、依据STM32F103ZET6嵌入式微操控器为中心的串口设备联网模块和上位机软件组成。依据IEEE1451规范中电子数据表格(TEDS)的研讨而规划的智能变送器模块，能够主动辨认传感器终端结点收集到的信号(电阻、电压、频率、开关量等)。该体系支撑气候要素传感器的热插拔、即插即用和主动辨认等功用，具有串口联网的功用，并能够经过光纤传输对传感器设备进行远距离的操控，完成数据长距离牢靠传输。
关键词：智能传感器;Zigbee;双向通明数据传输;主动辨认;IEEE1451协议
传感器的智能化、网络化开展已经是智能传感器研讨的趋势。怎么完成传统的传感器信号更方便快捷地接入网络，完成传统的传感器网络化、智能化收集传输和操控是本文研讨的要点。本文介绍了一种传感器智能收集传输操控体系规划的计划，并依照此计划完成了对惯例气候要素信号的智能化收集、远距离传输和指令操控，一同也完成了智能变送器模块(STIM)的即插即用和主动辨认，串口设备联网模块的以太网和串口信号(RS-232/422/485)双向通明传输，并在上位机终端显现界面完成了对传感器收集到的信号的前史存储、指令操控和实时显现。
1 体系全体计划规划
体系首要由智能变送器模块、和谐器模块、串口设备联网模块和上位机终端操控软件4部分组成。如图1所示。传感器信号(电阻、电压、频率、开关等)经过智能变送器模块
(STIM)辨认与处理后由Zigbee无线组网传输至和谐器模块，之后由和谐器模块传递至串口设备联网模块的一个串口，然后经串口设备联网模块内部移植 uCOS—II实时嵌入式操作体系完成多使命间音讯地传递，将串口接收到的传感器信号传递给LwIP网络协议栈，然后经过网络协议栈与终端上位机软件之间的编写的通讯协议，将信号经以太网、光纤或是无线方法(可扩展)传递到终端操控的上位机，终究在操控终端经过发送相应的指令完成对传感器信号的收集传输和操控。
2 体系硬件规划与原理剖析
本规划的硬件体系首要分为两个部分，即智能变送器(STIM)模块的硬件电路以及串口设备联网模块的硬件电路。
2.1 STIM模块的硬件电路规划
STIM模块的硬件选用CC2530芯片作为MCU，结合惯例气候要素传感器信号的高精度丈量电路，完成模块的低功耗、小体积、低成本与高性能。该模块首要包含3个部分：MCU中心模块、传感器信号收集模块以及通讯模块。如图2所示。
2.1.1 电源电路及CC2530最小体系电路
本体系中选用的电源均为12 V输入，经过二级降压，给整个体系各个模块进行供电。榜首级降压将输入的直流电压降到+5 V;第二级降压均将+5 V降为+3. 3 V，别离作为模仿电源和数字电源。在丈量模仿信号时，能够削减数字电源的杂波串扰到模仿电源中，从而前进丈量精度。CC2530的最小体系首要包含MCU、JTAG下载电路、LED指示灯、拨码盘及必要的外围电路等。
2.1.2 信号调度电路
电路规划大将温度和湿度的收集放到一同，全体作为一类传感器。温度输出信号为4线制铂电阻信号，经过恒流源驱动发生与温度相对应的电压，再经过16位AD对电压进行丈量;湿度信号为0到1 V的电压信号，可直接用AD丈量。风速电路待测频率信号范嗣为0到1221 Hz。
雨量传感器为翻斗雨量传感器，输出信号为开关量信号，可运用MCU的外部中止进行丈量。雨量信号与风速信号都经过74HC14进行脉冲整型后再送入相应的收集通道，因而选用相同的收集电路。湿度和雨量信号调度电路如图3所示。
2.2 通讯电路规划
STIM模块的通讯首要支撑3种方法，即RS-232、485以及ZigBee通讯。在电路规划上预留ZigBee中心板接口，经过TIL转ZigBee 的方法来完成ZigBee通讯。MAX3223芯片能够支撑两个UART通道，而且能够经过软件编程进入低功耗形式，在接收到数据时主动被唤醒，下降体系功耗。
2.3 串口设备联网模块的硬件电路规划
串口设备联网模块首要完成与多个STIM模块通讯、其它串口设备通讯以及网络传输等功用，体系的中心选用ARMCortex—M3内核的 STM32F103ZET6芯片。本体系首要包含STM32最小体系、电源电路、通讯电路、下载电路等。STM32的最小体系首要包含MCU及必要的外围电路、LED指示灯、按键开关、Jtag下载电路等。在MCU的电源处添加了去耦%&&&&&%，以添加体系安稳性。
2.3.1 串口通讯模块电路
经过SP339芯片完成串口接入信号(RS232、422或是485)与MCU信号(LVTTL电平信号)之间的彼此转化，结合MCU程序和拨码开关，能够完成对接入信号的辨认和数据的双向传输。如图4所示。
2.3.2 网络通讯模块电路
网络通讯模块电路规划上选用DM9000A+RJ45接口的方法，支撑10/100M自适应PHY，其物理协议层接口支撑5类非屏蔽双绞线。
3 体系软件规划与流程
3. 1 STIM数据收集处理主程序规划
传感器信号收集首要完成电阻、电压、频率、开关量等气候要素传感器常见信号的收集以及对指令的呼应。如图5所示。
3.2 串口设备联网模块服务器主进程规划
服务器的主进程首要担任LwIP协议栈初始化、端口号和地址的绑定、监听特定的服务端口、创立进程呼应客户端的衔接请求和封闭等使命。如图6所示。
4 体系测验成果
本体系是在研讨IEEE1451协议的基础上，依据协议规范，结合我国地上气候观测特色规划而成。经过剖析记载丈量值与实践值的比照剖析得到：风速差错0.5 m/s，风向差错5°，温度0.2℃，湿度差错5%(相对湿度在80%以上)，湿度差错3%(相对湿度在80%以下)，雨量差错0.4 mm，气压差错0.3 hPa。这表明试验所得成果到达我国地上气候观测所要求的规范。
5 结束语
跟着年代的前进和科技的开展，将不同品种的传感器信号依照一致的规范接入传感器智能变速器模块，完成对传感器的主动辨认和即插即用;将传感器收集的信号连入以太网互联网，完成对传感器收集设备的会集办理和长途操控;以及怎么对收集数据进行安稳牢靠的传输与存储，从而完成传感器收集、传输和操控模块的智能化、网络化和微型化，是传感器开展的趋势。本文规划了一种契合IEEE1451规范的传感器智能收集传输操控体系。该体系完成了对传感器的数据收集、数据传输、数据处理和长途办理操控，具有很宽广的使用远景。
