基于ZigBee的森林火災監(jiān)測設計

作者：時間：2013-01-14 來源：網(wǎng)絡

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2．3 無線微控制器JFN5139
系統(tǒng)采用Jennic公司生產(chǎn)的符合ZigBee技術的芯片JN5139，JN5139是低成本低功耗無線微控制器，它是能使使用者在最短的時間內(nèi)、以最低的成本實現(xiàn)IEEE802．15．4或ZigBee等應用的無線通信模塊。JN5139集成了16 MHz 32 bit的RISC處理器，配置有2．4 GHz頻段的IEEE80 2．15．4標準的無線收發(fā)器，192 kB的ROM，96 kB的RAM，模塊提供了開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡所需要的豐富的外圍器件和接口(GPIO、SPI、UAR T、I2C等)，為外接各種傳感器和控制電路提供了便利。內(nèi)置的ROM存儲集成了多種豐富的軟件協(xié)議棧，可以根據(jù)應用需求，靈活選擇802．1 5.4、ZigBee、jenNet、ATZJenie、6LoWPAN等多種網(wǎng)絡協(xié)議棧，方便快速地組建星形、樹狀、網(wǎng)狀網(wǎng)絡等。芯片集成了MAC和AES硬件編碼加速器，節(jié)省功耗的休眠模式，安全鍵的機制和程序加密。所有以上的強大特征都集成于單一芯片，可以降低功耗，提高穩(wěn)定性，減小體積。 JN5139芯片沒有集成程序存儲器，故本系統(tǒng)采用芯片自帶SPI接口外擴程序存儲器，程序存儲器采用2 Mbit串行閃存M25P20，該芯片集成標準的4線SPI總線和最大50 MHz數(shù)據(jù)傳輸時鐘，通過SPI接口將M25P20連接至JN5139上來讀寫片上數(shù)據(jù)。UART單元主要由Max232及其輔助電路構(gòu)成，用于微控制器的編程與程序升級。聲光報警電路主要負責林區(qū)環(huán)境參數(shù)超標火險因子較高或發(fā)現(xiàn)著火點時發(fā)出報警信息。
2．4 供電模塊
JN5139的工作電壓是2．7～3．6 V，溫濕度傳感器SHT10的工作電壓是2．4～5．5 V，風力傳感器EC9-1的供電電壓為5～12 V，煙霧傳感器SS-668的供電電壓為12 V，A／D轉(zhuǎn)換芯片AD7998正常工作電平為3．3 V，為移動方便和減少換電池的次數(shù)系統(tǒng)采用12 V的蓄電池供電，通過開關穩(wěn)壓器件ASM1117-5．0將12 V轉(zhuǎn)變成5 V給風力傳感器供電，5 V電壓經(jīng)過ASM1117-3．3轉(zhuǎn)換成3．3 V電壓，給主芯片JN5139和溫濕度傳感器供電。
由于森林面積大，環(huán)境惡劣，所以電池不方便經(jīng)常更換，而普通電池不能長時間為系統(tǒng)供電，因此，系統(tǒng)采用太陽能供電單元，該單元由太陽能電池板、充電控制器和蓄電池組組成。充電控制器的基本作用是為蓄電池提供最佳的充電電流和電壓，快速、平穩(wěn)、高效的為蓄電池充電，并在充電過程中減少損耗、盡量延長蓄電池的使用壽命；同時保護蓄電池，避免過充電和過放電現(xiàn)象的發(fā)生。

3 結(jié)論
提出了一種基于ZigBee的森林火災監(jiān)測系統(tǒng)設計，采用煙霧傳感器、溫濕度傳感器、風力傳感器采集各林區(qū)的環(huán)境參數(shù)，基于JN5139無線微控制器實現(xiàn)無線通信，并對采集數(shù)據(jù)進行處理與分析，當火險因子超標時，監(jiān)控中心進行火災預報；當發(fā)現(xiàn)著火點時，監(jiān)控中心進行火災報警和火情監(jiān)測，并制定應急預案。基于ZigBee的森林火災監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)實時采集到林區(qū)環(huán)境參數(shù)信息監(jiān)澍森林火災情況，從而及時地預防森林火災的發(fā)生或高效地實施火災救援工作，保護生態(tài)環(huán)境，保障人民的財產(chǎn)和生命安全。