摘要：簡要介紹了ZigBee技術協議以及CC2420和MMA7260的性能和特點，設計了一種基于CC2420和MMA7260的無線傳感器數據采集系統，給出了具體的軟、硬件設計方法以及實際測試結果。該系統選用高靈敏度的三軸加速度傳感器芯片MMA7260來采集機構的振動加速度信號，再通過支持ZigBee無線傳輸協議的CC2420把數據發送給接收裝置。
關鍵詞：CC2420；MMA7260；ZigBee；數據采集

引言
隨著工業測控系統規模的不斷擴大以及數據采集的多樣性，有線網絡由于安裝盒成本高昂以及使用不便等缺點受到很大的限制，而無線傳感器網絡憑借投資成本低、結構靈活、易于改造、無需布線等優勢，在數據采集領域得到了比較廣泛的應用。ZigBee無線傳輸協議是一種新興的短距離、低功耗、低復雜度、低數據傳輸速率且低成本的雙向無線網絡通信技術，主要應用于工業控制、傳感數據采集和系統監控等領域。工業中各種機構的振動對機械產品的工作性能有較大影響，機構疲勞損壞容易導致生產過程中事故的發生。因此，采用傳感器來采集振動信號用于分析產品性能和預防事故的發生具有重大意義。

1 ZigBee技術協議簡介
2002年8月ZigBee聯盟成立，由英國Invenys公司、日本三菱電氣公司、美國Motorola公司以及荷蘭Philips公司組成。IEEE 802．15．4的ZigBee協議標準于2003年5月獲得批準。ZigBee技術的物理層和數據鏈路層(包括邏輯鏈路控制子層LLC和介質訪問控制子層MAC)協議主要采用IEEE 802．15．4標準，而ZigBee聯盟主要負責網絡層和應用匯聚層的開發，以及制定其安全協議和市場推廣等。ZigBee協議體系架構如圖1所示。

ZigBee的名字來源于蜂群賴以生存和發展的通信方式，故又稱為“紫蜂”技術。該協議的拓撲結構包括星形、樹狀和網狀拓撲結構，開發者可以根據不同的應用需求來選擇相應的網絡拓撲結構，從而有效地降低成本，提高系統運行效率。相對于其他無線通信網絡技術，ZigB-ee具有如下特點：
①功耗低。在低功耗待機模式下，2節五號電池可支持長達6個月到2年左右的使用時間。
②數據傳輸速率低，只有10～250 kbps。
③成本低，工作頻段靈活。由于數據傳輸速率低、協議簡單，使用的頻段分布在24 GHz、868 MHz(歐洲)和915 MHz(美國)，均為免執照頻段，大大降低了使用成本。
④時間延遲短。正常通信情況下，時間延遲為l5～3O ms。
⑤安全性高。提供了數據完整性檢查和鑒權功能，采用高級加密標準(AES-128)的算法，安全性很高。

2 CC2420和MMA7260芯片簡介
CC2420基于Chipcon公司的Smart RF03技術，使用O．18μm的CMOS工藝生產，具有很高的集成度。該芯片具有完全集成的壓控振蕩器，只需要天線、16 MHz晶振等非常少的外圍電路就能在2．4 GHz頻段工作；并且提供一個SPI接口與微處理器相連，完成寄存器的設置和收發數據的任務。CC2420的選擇性和敏感性指數都超過了IEEE 802．15．4標準的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。利用此芯片開發的無線通信設備支持的最高數據傳輸速率可達250 kbps，可以實現多點對多點的快速組網。
HFZ-CC2420EM-22 ZigBee射頻模塊是采用CC2420射頻芯片制成的無線通信模塊，支持ZigBee協議棧。該模塊集成有天線和CC2420其他的外圍器件，可以通過SPI接口直接與8位、16位或32位的MCU相連，使用方便。
MMA7260是飛思卡爾公司生產的低成本微型電容式三軸加速度傳感器。它采用信號調理、單極低通濾波器和溫度補償技術，提供±1．5g ／2g／4g／6g四個量程，用戶可在這4個靈敏度中選擇。該器件帶有低通濾波并已做0g補償，提供休眠模式，因而是電池供電的無線數據采集的理想之選。該芯片具有如下特性：
◆可選靈敏度，±1．5g／2g／4g／6g；
◆低功耗，工作時電流為500μA，休眠模式下為3μA；
◆低壓運行，工作電壓為2．2～3．6 V；
◆高靈敏度，在1．5g量程下為800 mV／g；
◆低通濾波器具有內部信號調理功能；
◆設計穩定，防震能力強。