傳感器網(wǎng)絡的煤礦頂板壓力監(jiān)測系統(tǒng)解決方案

　　2.4 天線

　　CC2430在2.4 GHz頻段上使用直接序列擴展頻譜（DSSS）來擴展輸出功率，從而使通信鏈路具有很強的抗干擾性，即使在嘈雜的環(huán)境中也能運行。CC2430可使用不同類型的天線。常用的是偶極子的差分天線，λ/2偶極子天線長度計算公式為：L=12 250/f。其中f的單位是MHz，長度單位是cm。2.45 GHz的天線必須是5.8 cm，每邊為2.9 cm。如果用于短距離通信也可以應用單極子、螺旋或環(huán)狀天線。在硬件設計中，須使用雙面印刷電路板，板面必須很好地鋪地。布置元件時應盡可能靠近，外接元件越小越好。元件接地時，需單獨接地，切勿星狀接地，形成環(huán)流，影響系統(tǒng)的運行。

　　3、匯聚節(jié)點

　　匯聚節(jié)點[6]（如圖1所示）采用無線接收、有線發(fā)送的方式。匯聚節(jié)點的主控制芯片為CC2430。CC2430無線接收各終端節(jié)點發(fā)送過來的礦井頂板地址數(shù)據(jù)和頂板壓力數(shù)據(jù)，將其按相應的地址號存儲在相應的地址單元。由于匯聚節(jié)點接收的數(shù)據(jù)量較大，本系統(tǒng)采用AT24C256作為數(shù)據(jù)存儲器，控制圖與圖3相似，不再重復給出。匯聚節(jié)點將接收到的地址數(shù)據(jù)和頂板壓力數(shù)據(jù)整理打包，通過USB口將數(shù)據(jù)發(fā)送至傳輸接口。CH341T是一個USB總線的轉接芯片，通過USB總線提供串口、打印口或者并口。在串口方式下，CH341T 提供串口發(fā)送使能、串口接收就緒等交互式的速率控制信號以及常用的MODEM 聯(lián)絡信號，用于將普通的串口設備直接升級到USB 總線。在并口方式下，CH341T 提供了EPP 方式或者MEM方式的8 bit并行接口，用于在不需要單片機/DSP/MCU 的環(huán)境下，直接輸入輸出數(shù)據(jù)。CH341T與CC2430接口圖如圖4所示。圖4中P0_3設置為TXD，P0_2設置為RXD，因此，CC2430控制寄存器需作相應的設置。具體設置為：外設控制寄存器PERCFG=XXXXXXX0；輸入配置寄存器ADCCFG=XXXX00X1；端口功能選擇器P0SEL=XXXX111。

　　4、傳輸接口

　　傳輸接口[6-7]安裝在地面監(jiān)測站和無線傳感網(wǎng)絡匯聚節(jié)點之間，將匯聚節(jié)點傳輸來的煤礦頂板的地址數(shù)據(jù)和頂板壓力數(shù)據(jù)通過USB口傳輸至上位管理主機中。由于傳輸接口與地面監(jiān)測站之間距離較遠，因此為了確保傳輸數(shù)據(jù)的正確性，需要對USB通信加中繼，提高其傳輸能力。同時，傳輸接口對接收到數(shù)據(jù)進行處理，當接收到某一地址的頂板壓力數(shù)據(jù)接近或超過預先設置的數(shù)據(jù)時，發(fā)出聲光報警。因此，從匯聚節(jié)點傳輸?shù)腢SB信號需進行增強和分路，如圖5所示。AU9254可實現(xiàn)USB 1路到4路的分路，同時可以從RJ-45口實現(xiàn)遠距離傳輸。

　　傳輸接口采用C8051F320為主控芯片對接收到的數(shù)據(jù)進行處理。C8051F320系列器件使用Silicon Labs的專利CIP-51微控制器內核。CIP-51與MCS-51指令集完全兼容，可以使用標準803x/805x的匯編器和編譯器進行軟件開發(fā)，CIP-51內核具有標準8052的所有外設部件，片內調試電路提供全速、非侵入式的在系統(tǒng)調試。C8051F320的USB接口符合USB2。0版規(guī)范，可以實現(xiàn)全速（12 Mb/s）或低速（1。5 Mb/s）的串行通信。C8051F320與USB接口圖如圖6所示。