2 ZigBee网络节点设计
ZigBee网络节点设计是硬件设计的核心，该系统节点采用模块化设计， 4种节点采用共同的核心模块，不同类型节点配以不同的扩展模块。
网络节点以Freescale公司的MC13192芯片和Philip公司的LPC2138芯片为核心构成了核心板。MC13192具有一个优化的数字核心，能够帮助降低MCU处理功率，并缩短其执行周期。
除了接收、发送和空闲3 种工作状态外，芯片还有3种低功耗运行模式：掉电模式、睡眠模式、休眠模式。其工作频率是2. 405~2. 480 GHz，并在频带内划分16个信道，每个信道占用5 MHz的带宽，采用直接序列扩频的通信技术，数据传输速率为250 kb / s.芯片采用可编程功率输出模式，发送功率为0~4 dBm，接收灵敏度可以达到92 dBm，传输距离为30~70 m.LPC2138芯片是支持实时仿真和嵌入式跟踪的32 bit ARM 7微控制器。它带有512 KB嵌入的高速F lash存储器和32 KB片内静态RAM以及多个串行接口， 2个8通道10 bit A /D转换器， 1个D /A转换器和47个GP IO，以及多达9个边沿或电平触发的外部中断。
LPC2138有两种低功耗模式：空闲模式和掉电模式。由于具有较小的封装和极低的功耗，使LPC2138可以理想地与MC13192结合，作为基于ZigBee技术的无线传感器网络节点。LPC2138和MC13192通过SP I总线连接。LPC2138通过4线SP I接口对MC13192 的内部寄存器进行读写操作，从而完成对MC13192 的控制以及数据通信。由传感器输出的模拟信号经过8 通道10 bit A/D变换后输入到L PC2138中， LPC2138将传感器采集的信号经处理后从天线发射出去。
对传感器的控制信号可以从天线接收进来，经过解调、解扩得到原始的数据， 再通过SPI传送到LPC2138 上， 经过LPC2138 判断处理后通过GPIO口传送到传感器上， 以实现对传感器的控制。
核心板与各种传感器相连构成传感器节点，与自然光控制板和人工照明控制板相连构成控制器节点，扩展串行通信接口后构成协调器节点与基站PC机实现通信，扩展供电接口与电源模块相连。节点硬件框架如图2所示。
图2 Z igBee网络节点硬件框架图
根据节点类型、节点需要的发射功率和能耗，电源模块分为市电、太阳能与电池3种。协调器节点发射功率大， 采用市电供电；控制器节点与控制板相连，以驱动相应电路进行自然光及人工照明控制，因此，控制器节点可以和控制板同样采用市电供电；室外传感器节点采用太阳能供电；其他节点采用电池供电。