基于ZigBee的森林火災監測設計

作者：時間：2013-01-14 來源：網絡

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2．3 無線微控制器JFN5139
系統采用Jennic公司生產的符合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、以最低的成本實現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標準的無線收發器，192 kB的ROM，96 kB的RAM，模塊提供了開發無線傳感器網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。內置的ROM存儲集成了多種豐富的軟件協議棧，可以根據應用需求，靈活選擇802．1 5.4、ZigBee、jenNet、ATZJenie、6LoWPAN等多種網絡協議棧，方便快速地組建星形、樹狀、網狀網絡等。芯片集成了MAC和AES硬件編碼加速器，節省功耗的休眠模式，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，提高穩定性，減小體積。 JN5139芯片沒有集成程序存儲器，故本系統采用芯片自帶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數據傳輸時鐘，通過SPI接口將M25P20連接至JN5139上來讀寫片上數據。UART單元主要由Max232及其輔助電路構成，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環境參數超標火險因子較高或發現著火點時發出報警信息。
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系統采用12 V的蓄電池供電，通過開關穩壓器件ASM1117-5．0將12 V轉變成5 V給風力傳感器供電，5 V電壓經過ASM1117-3．3轉換成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，環境惡劣，所以電池不方便經常更換，而普通電池不能長時間為系統供電，因此，系統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、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象的發生。

3 結論
提出了一種基于ZigBee的森林火災監測系統設計，采用煙霧傳感器、溫濕度傳感器、風力傳感器采集各林區的環境參數，基于JN5139無線微控制器實現無線通信，并對采集數據進行處理與分析，當火險因子超標時，監控中心進行火災預報；當發現著火點時，監控中心進行火災報警和火情監測，并制定應急預案。基于ZigBee的森林火災監測系統可以根據實時采集到林區環境參數信息監澍森林火災情況，從而及時地預防森林火災的發生或高效地實施火災救援工作，保護生態環境，保障人民的財產和生命安全。