基于CC1110的奶牛计步数据采集系统.pdfVIP

计《量与灏试技术 10年第37誊第6期 基于 CC1110的奶牛计步数据采集系统 Cow StepsDataWirelessCollection System BasedonCC1110 陶兴平 谷 刚 徐治康 陈永煊 (广东工业大学 自动化学院，广东 广州 510006) 摘 要：本文主要阐述 了以无线单片机 CC1110为核心的无线计步数据采集系统原理及实现过程 ，重点介绍了利用三轴数字式加速度传感器 SMB380 对奶牛走路步数进行采集的原理和相应的计步算法，以及针对奶牛集中养殖场的特定区域，提出的基于双节中心点的改进 TMD协议。同时为了实现 系统的低功耗 目标，在软硬件方面进行了一系列优化设计。现场实验测度表明，系统可以准确地采集到计步数据，并及时可靠地将数据传送给 Pc微 机 以供进一步处理。 关键词：计步器 ；超低功耗；时分复用 1 系统分析及总体设计 还具有数据必威体育官网网址(AES)、多路AD、IIC和 SPI通信、大容量 内存等许多其他强大的功能。最值得关注的是其所超低 功耗工作模式。在接收及发送的模式下，其CClll0的电 流损耗分别低至22mA和 31mA。在深度睡眠的模式下， 其电流损耗不到 luA。CC1110还支持睡眠模式下的外 部中断触发唤醒及睡眠定时器触发唤醒功能。 2．2 计步数据传感器 计步数据采集节点需要配合一个有效的计步信息采 集传感器。目前常用的采集计步信息的传感器一般多采 图 1 数据采集系统原理图 用振动传感器或加速度传感器。加速度传感器的原理是 本文的研究对象为集中养殖场的奶牛。其场地大约 将运动产生的加速度信号转换为相应的电压信号输出， 为 120×50的长方形，中间为过道 ，两边为圈养的奶牛， 经过相应的算法实现计步功能。本文采用 BOSCH公司 奶牛可在养殖场 内自由随意的走动。系统的原理框图如 生产的基MEMS(微机电系统)技术制造三轴加速度传感 图1所示 ：主要包括以下三个部分：多个奶牛计步数据采 器SMB380。SMB380相对于其他模拟的三轴传感器具有 集节点，无线数据接收中心节点和上位 PC微机。无线 以下特点：①可配置的超低功耗：可以软件设置待机和正 节点均 以CC1110为核心，配合相关的电路构成 。计步采 常工作两种模式，待机时消耗电流仅为 l 、工作时也低 集节点以密封的方式分别装上每头奶牛身上，该节点一 于 200t-tA；②数字接口：配备 I2C和 SPI接 口及 中断引脚 ； 方面要进行计步信号进行分析处理转化为步数，另一方 ③多种中断类型：具有 5种不同类型的可编程中断；此外 面，要将采集到的数据通过无线的方面按设定的时问发 SMB380还具有体积小、精度高及可靠性高等传统传感器 送给中心接收节点，再 由中心节点经 RS232／485的方面 无法 比拟的优点。 将接收到的数据上传给计算数据中心，以供分析处理。 2．3 计步数据采集节点 系统设计主要 目标 ：①数据采集节点装置密封采用 综合以上的因素，计步数据采集节点的电路图如图 电池供电，超低功耗设计是关键点也是难点。②选择合 2所示：由于CC1110和SMB380的内部高度集成化，硬件 适的传感