摘要：設計一套基於zigbee和gsm遠端無線控制系統，對農田裡的滴灌系統進行遠端控制。設計了上位機和農田中的zigbee協調器，zigbee協調器與zigbee終端傳輸訊息來對灌溉系統進行安全有效的控制。
採用適合於zigbee星型網路的時間同步演算法，滿足zigbee節點的同步休眠與喚醒的需要。設計相應的電磁閥控制策略對電磁閥進行安全有效的控制。
關鍵詞：zigbee；時間同步；休眠；無線遙控灌溉控制；低功耗
引言本系統在傳統的滴水灌溉系統基礎上，在農田中採用zigbee自組網網路進行資訊的傳輸，不用在農田中布置通訊線路；遠端資料的傳輸採用gsm網路，不需要額外地布置通訊裝置，減少了農田灌溉的成本，增加了系統的安全性。系統採用具有低功耗特性的zigbee無線自組網微控制器，採用兩節乾電池供電，節約對能源的消耗。農田中的無線感測網路可以實時地採集灌溉系統的執行狀況，將其傳輸到遠端的監控系統，工作人員實時遠端控制灌溉，極大地節省了勞動力，提高了工作效率，增加了農民的收入。
1 系統總體設計
農田種植面積大，地塊分散，這就決定了採集系統應具有如下兩個主要特點：一是系統控制節點多；二是系統是乙個覆蓋面很廣的通訊網路(採集點具有分散性)。基於上述特點，系統設計為分布式體系結構，主要包含農田監控終端和監控管理中心兩個模組，而農田監控終端由於功能的不同又分為zigbee終端和zigbee協調器(與上位機互動的終端)。
基於上述分析本系統採用zigbee技術和gsm技實現系統網路的元件和資料的傳輸。其系統結構如圖1所示。
遠端的監控管理中心通過gsm網路傳送控制指令到農田中的zigbee協調器，zigbee協調器收到控制指令後，將其**到zigbee終端，以實現對灌溉系統的控制。首先監控管理中心的計算機通過rs232介面向gsm無線通訊裝置ptm100傳送at命令，ptm100以短訊息形式通過gsm網路把控制命令傳送到農田zigbee協調器，zigbee協調器根據監控管理中心傳送的控制命令，向相應的終端傳送控制命令，控制電磁閥的關斷，zig bee終端採集電磁閥的狀態通過無線網路傳輸到zigbee協調器，再通過gsm網路將電磁閥的狀態傳輸到資料終端。
2 系統硬體設計
根據系統功能的要求，系統的硬體電路分為太陽能充電電路、cc2530供電電路、電磁閥驅動電路。
2．1 太陽能充電電路
由於zigbee協調器不能睡眠而且加入了gsm模組，zigbee協調器耗電量比較大，因此zigbee協調器必須採用太陽能電池板供給電池充電。其充電電路如2所示。
太陽能電池板接在j1處，cn3082是一塊太陽能充電管理晶元。當輸入電壓大於電源低電壓檢測閾值時，cn3082開始對電池充電，在預充電狀態和恆流充電狀態，引腳輸出低電平，表示充電正在進行。如果電池電壓反饋輸入端fb引腳電壓低於1．54 v，充電器處於預充電狀態，充電電流為所設定的恆流充電電流的20％。
電池電壓反饋輸入端fb引腳電壓大於1．54 v且小於2．445 v時，充電器採用恆流模式對電池充電，充電電流由電阻r1確定。當電池電壓反饋輸入端fb引腳電壓大於2．445 v時，cn3082處於維持充電狀態，維持充電電流由輸入電壓vin、r2和r1決定。在維持充電狀態，當電池電壓反饋輸入端fb引腳電壓下降到1．65 v時，cn3082將開始新的充電週期，進入預充電狀態或者恆流充電狀態。
2．2 cc2530供電電路
由於cc2530的供電電壓為2～3．6 v，而充電電池的輸出電壓為3．7 v，因此用充電電池供電的cc2530供電電路必須經過乙個線性穩壓電路，使其輸出電壓變為2～3．6 v，電路如圖3所示。其中cat6219—330是一塊輸出電流最大為500 ma、輸出電壓為3．3 v的線性穩壓器件，en端為輸入使能端，高電平時輸入有效。為了提高瞬態響應，在5腳加乙個2．2μf的旁路電容，為了提高電壓抑制比和減少輸出電壓的雜訊，在4腳處接乙個0．01μf的旁路電容。
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