ZigBee的配气装置无线通信系统设计(共3612字)摘要：本文根据多组分动态配气装置工作原理，采用ZigBee技术，设计出一套可对配气装置进行近距离无线操作的通信系统。该系统以STM32作为控制核心，CC2420芯片作为射频、发送接收模块，完成了协调器、终端控制器、显示模块的设计。现场试验表明，该系统可以近距离控制配气装置，从而实现对气体种类和参数的设定，连续配制并输出浓度值持续可调的混合标准气体，减轻了检定人员的工作强度。关键词：ZigBee；配气装置；无线操作气体探测器和分析仪在长时间工作后，精度往往会下降，通常通过一定的配气装置对气体探测器或分析仪进行检定，经过多年的发展和完善，基于质量流量控制法的多组分动态配气装置逐渐成为配气装置设计的主流［1-2］。目前，气体探测器的检定大多采用离线周期送检的方式，将探测器拆卸掉进行检定。但是，被检定仪器工作环境恶劣，不便人员来回走动。同时，检定仪器又需要多次修改配气装置参数，给检定人员带来较大的工作量，检定效率不高［3］。针对此问题，本文设计一套带近距离无线通信系统的配气装置，可提高仪器检定效率。1配气装置的工作原理第1页共6页如图1所示，该配气装置主要由流量控制器、PC机及人机界面、A/D和D/A接口卡构成，其中A/D和D/A接口卡通过USB接口与PC机及人机界面连接。PC机及人机界面主要完成人机交互的功能，运行动态多组分配气系统程序。检定员通过人机界面将参数设定以后，PC机将参数通过USB接由单片机处理后送往接口卡的D/A单元，单片机控制输出调整流量控制开度的信号，实现控制气体流量的功能。同时，A/D模块接收流量控制器的流量信号，经A/D转换后，通过USB接口将数据送到PC机显示，进行流量的实时监控。单片机会根据流量信号计算出实时流量并通过PC机显示。单片机还会比对实际流量测量值和预先设定值，根据比对结果进一步调整流量控制器的开度，此过程反复进行，直到实际流量测量值对象的实际浓度与设定浓度在允许的误差范围内。系统采用带USB接口的A/D和D/A接口卡进行流量监控。配气装置通过USB通信模块来实现数据的双向传输，USB通信模块与接口卡中的单片机之间通过总线读写进行数据交换。A/D转换模块、D/A转换模块以及USB通信模块均被单片机控制并完成相应的功能，单片机内部具有A/D和D/A数据缓冲区，满足数据处理的需要。在各个模块的协调工作下，高浓度标准气体与稀释气体进行混合，从而输出满足设定浓度要求的标准气体。2无线通信系统的硬件设计该系统的核心部件为两个ZigBee无线通信模块，其中一个通信模块作为手持终端用来设定各种参数，另一个通信模块用来接收手持终端发送的数据，并由配气装置处理后执行相应第2页共6页的操作。具体工作时，配气装置可以与待检定的气体探测器以及手持终端保持一定距离，通过手持终端控制配气装置输出相应浓度的气体，配气装置上设置有一定长度的气管，配气装置输出的标准气体通过该气管输送给气体探测器，从而对气体探测器进行检定。2.1系统总体实现方案设计ZigBee是新兴的短距离双向无线通信技术，成本低，应用便利，且能满足现场检定环境的要求，因此，本文选用ZigBee技术进行无线近距离通信。如图2所示，该系统具有两个ZigBee无线通信模块，这两个ZigBee模块配合工作。一个用于发送数据，位于手持终端，与键盘电路和LCD显示电路连接，键盘电路和LCD显示主要用于人机交互；一个用于接收数据，位于配气装置上，接收手持终端发送的数据，将数据发送给配气装置的单片机，完成数据通信。2.2ZigBee通信模块的硬件设计本文设计的近距离无线通信系统中，基于ZigBee的无线通信系统主要包括微处理器模块、电源模块、JTAG调试模块和射频芯片CC2420模块。2.2.1微处理器模块。通信系统选用STM32作为主控芯片，完成系统的控制操作，包括数据的传递处理、控制协调各个模块间配合完成通信工作等。本文中，STM32主控芯片具体为STM32103ZET6，STM32103ZET6具有丰富的外设资源，大大简化了电路设计工作，并且具有较强的信号处理能力和抗干扰能力。通信系统位于配气装置时，单片机接收处理数据后将其发第3页共6页送给配气装置，位于手持终端时，单片机将处理后...