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2.2.3 水温测量方案设计
池塘水温的测量使用PT100铂电阻进行设计。通过一个惠斯登电桥，采用三线制的方式进行连接，电路原理如图2.2.2所示，这种电路称为惠斯登电桥。它由四个电阻 、 、 、 连成一个四边形，在A端接上基准电源U，在C端接入检压仪，检压仪的对角线BD称为“桥”，四个电阻称为“桥臂”。当 时，桥路上会出现电压偏差，因而检压仪的指针有偏转。若适当调节其中一电阻阻值，例如改变 值的大小可使B、D两点的电位相等，此时流过检压仪的电压为零，这称为电桥平衡，即 = 、 = 。
图2.2.2 惠斯登电桥
其中 为铂电阻， 和 为1KΩ精密电阻， 为91Ω精密电阻当温度为T℃时铂电阻阻值为Rx，电桥电路的压差设为 ，由图可知： （2.2.1）
设 = ，此刻输出的 为0V，此时通过电压采样得到的电压为0，此刻得到的温度为T，当温度升高的时候， 之间的电压也在升高，通过电压采样得到的值也在增大，通过采样值可以计算出当前的温度[7]。
（2.2.2）
2.3 数据传输子系统方案设计
2.3.1 ZigBee协议组网理论
本系统由多个CC2533终端节点和一个中心节点组网而成。CC2533终端节点将采集的数据传递给中心节点，然后在中心结点由ENC28J60以太网控制器转换为TCP/IP通信协议信号。
2.3.1.1采用ZigBee协议的优点
本系统采用ZigBee技术组网。通过以下ZigBee 技术与其他无线通信技术的比较可以看出，它们各有特点，适用于不同的应用场合。
表2.3.1几种短距离无线通信技术的比较
规范 工作频段 传输速率（Mbps） 最大功耗 连接设备 主要用途
ZigBee 868/915MHz
2.4GHz 0.02,0.04,0.25 1~3mW 216~264 家庭网络，传感器网络
红外 820nm 0.521,4,16 数mW 2 透明可见范围内的数据传输
DECT 1.88~1.9GHz 1.152 几十mW 12 家庭话音与数据
HomeRF 2.4GHz 1,2 100mW 127 家庭无线局域网
蓝牙 2.4GHz 1,2,3 1~100mW 7 个人网络
RFID 5.8GHz 0.212 无需供电 2 超市，物流
管理
这些传输技术之间存在相互竞争，相互补充。在诸如工业控制、环境监测、商业监控、汽车电子、家庭数字控制网络等应用中，由于系统所传输的数据量小，传输速率低，系统所使用的终端设备通常采用电池供电的嵌入式设备，这些系统必须要求传输设备具有成本低、功耗小的特点，针对这些特点，ZigBee技术更符合这些应用，有其独特的优势。因此，本文的用于监测的无线传感器网络采用 ZigBee 短距离无线通讯技术。
2.3.1.2 ZigBee技术的体系结构
ZigBee 技术的协议层结构简单，主要由物理层（PHY），媒体接入控制层（MAC），网络/安全层以及应用框架层组成。每一层为上层提供特定的服务：既由数据服务实体提供数据传输服务；管理服务实体提供所有的其他管理服务。每个服务实体通过相应的服务接入点（SAP）为上层提供一个接口，每个服务接入点通过服务原语来完成所对应的功能。ZigBee 体系结构如图2.3.1所示，采用 IEEE802.15.4 标准制定了物理层和 MAC 层，ZigBee 联盟在此基础上建立了它的网络层和应用层的框架，包括应用支持层（APS）ZigBee 设备对象（ZDO）和制造商所定义的设备对象。
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