【正文】 地被配置在定位區(qū)域中的坐標。 定位基 本原理介紹 如 圖 所示的一個簡單的定位系統(tǒng)， CC2431 無線定位引擎基于 RSSI 技術(shù)，定位系統(tǒng)由參考節(jié)點和盲節(jié)點組成。 CC2431的硬件定位引擎與軟件定位方法相比優(yōu)勢是速度快、精度高，不占用處理器時間。 《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —ZigBee 無線定位實驗 45 圖 定位原理示意圖 定位系統(tǒng)聯(lián)機 調(diào)試 本系統(tǒng)實現(xiàn)了 CC2431 和 ZigBee 協(xié)議棧的完美結(jié)合，再加上無線電定位功能，實現(xiàn)無線電定位，通過參數(shù)設(shè)置及其制作工藝，可以實現(xiàn)最高精度 3M 精確定位。 系統(tǒng)功能強大，操作簡單。 系統(tǒng)硬件連接 將網(wǎng)關(guān)節(jié)點 (LocDongle)插入網(wǎng)絡(luò)擴展板中，用 RS232 串 口線和 PC 機連接，連接開發(fā)電源。移動模塊最好在參考節(jié)點構(gòu)建的范圍內(nèi)。 地圖采用繪圖軟件繪制，最好在已有的地圖中修改，詳細注釋，繪制完成后，將地圖保存為（ *.bmp）格式，等待調(diào)用。加載地圖時，首先找到地圖的正確路徑，在設(shè)置它的長和寬，然后單擊 Updata 就完成了整個地圖的加載。 上電復位以后，標簽切換至 Reference Node Setup 在此標簽中，對節(jié)點的位置進行設(shè)置，在設(shè)置前，節(jié)點沒有自己的坐標，呈現(xiàn)“ NEW+地址”出現(xiàn)在圖中，雙擊“ NEW+地址”，在 Update Node 設(shè)置欄設(shè)置參考節(jié)點的必要參數(shù)， X,Y 分別表示參考節(jié)點的橫、縱坐標，在設(shè)置好參數(shù)后，單擊 Update 按鈕在顯示欄地圖上 可以看見參 考節(jié)點以黃色的小球體現(xiàn)在地圖中，并在左側(cè)顯示區(qū)中顯示出坐標，如 圖 。另外也可單擊黃顏色的小球查看節(jié)點的數(shù)據(jù)。 上海企想信息技術(shù)有限公司 50 圖 在本系統(tǒng)中使用中，關(guān)鍵的步驟是地圖繪制時一定注意其精確度，在參考節(jié)點坐標的正確設(shè)置，參考節(jié)點的個數(shù)。 A 值在 30— 50 之間， N 值在 0— 30 之間，通過實驗， A 值的最佳范圍為 45— 49，N 值最佳范圍為 15— 25。 藍牙傳感控制底板 名稱：藍牙傳感控制節(jié)點 型號： CHBSC301 主要技術(shù)參數(shù) 底板芯片： STC12C5A60S2 藍牙模塊： HC06 工作頻率： Bluetooth－ ， MCU－ 24MHz 傳輸速率： 2Mbps3Mbps 支持協(xié)議： Bluetooth 傳輸距離： 830m 數(shù)據(jù)通訊接口： RS232（ RS232 速率 115200bps） 天線接口： 50Ω / IPX 轉(zhuǎn) SMA 工作電壓： DC 513V 耗電功率： 供電方式：外接電源 /電池 外形尺寸： 160*70*20mm 工作溫度： 25℃ ~ 75℃ 工作濕度： 0% RH ~ 95% RH 功能與特點 ◎模塊化設(shè)計：藍牙傳感控制節(jié)點包括藍牙通訊模塊和支持電路底板 ◎采用完全的嵌入式系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)訪問接口以方便計算機應用程序開發(fā) ◎提供多種傳感器輸入接口：溫度、光敏、溫濕度、 CO2濃度、燃氣探測、煙霧探測、 干簧管、土壤溫濕度、緊急按鍵等，進行多種傳感數(shù)據(jù)的采集 ◎提供多種輸出控制接口：直流電機、步進電機、繼電器輸出、數(shù)碼管、 LED 流水燈等，進行多種輸出設(shè)備控制 ◎提供高性能通信串口 RS232，對藍牙節(jié)點進行設(shè)置 《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —藍牙 /WiFi/GPRS 無線傳感 數(shù)據(jù)采集與控制實驗 53 ◎采用標準 TCP/IP 協(xié)議，通過藍牙網(wǎng)絡(luò)，進行數(shù)據(jù)采集和輸出控制，實現(xiàn)與監(jiān)控中心端的數(shù)據(jù)通信 WiFi 傳感控制底板 名稱： WiFi傳感控制節(jié)點 型號： CHWSC301 主要技術(shù)參數(shù) 底板芯片： STC12C5A60S2 WiFi模塊： HLKWIFIM03 工作頻率 ： WIFI 模塊－ ~， MCU－ 24MHz WiFi傳輸速率： 11Kbyte/s 支持協(xié)議： TCP/IP 傳輸距離： 0－ 200m 數(shù)據(jù)通訊接口： RS232（ RS232 速率 115200bps） 天線接口： 50Ω / IPX 轉(zhuǎn) SMA 工作電壓： DC 513V 耗電功率： 供電方式：外接電源 /電池 外形尺寸： 160*70*20MM 工作溫度： 25℃－ 75℃ 工作濕度： 0% RH ~ 95% RH 功能與特點 ◎模塊化設(shè)計： WiFi傳感控制節(jié)點包括 Wifi通訊模塊和支持電路底板 ◎采用完全的嵌入式系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)訪問接口以方便計算機應用程序開發(fā) ◎提供多種傳感器輸入接口：溫度、光敏、溫濕度、 CO2濃度、燃氣探測、煙霧探測、干簧管、土壤溫濕度、緊急按鍵等，進行多種傳感數(shù)據(jù)的采集 ◎提供多種輸出控制接口：直流電機、步進電機、繼電器輸出、數(shù)碼管、 LED 流水燈等，進行多種輸出設(shè)備控制 ◎提供高性能通信串口 RS232，對 WiFi節(jié)點進行設(shè)置 ◎采用標準 TCP/IP 協(xié)議，通過 WiFi 網(wǎng)絡(luò)，進行數(shù)據(jù)采集和輸出控制，實現(xiàn)與監(jiān)控 中心端的數(shù)據(jù)通信 GPRS 傳感控制底板 上海企想信息技術(shù)有限公司 54 名稱： GPRS 傳感控制節(jié)點 型號： CHGSC301 主要技術(shù)參數(shù) 底板芯片： STC12C5A60S2 GPRS 模塊： ZTE ME3000 工作頻率： GSM 850/ EGSM 900、 DCS 1800 /PCS 1900、 GSM 900 /DCS 1800（ MHZ） 編碼方式： GPRS 支持 Class 1— Class 4 編碼 傳輸速率： GPRS 上行速率 ，下行速率 支持協(xié)議： TCP/IP 協(xié)議 消息模 式： TEXT 數(shù)據(jù)通訊接口： RS232（ RS232 速率 115200bps） 天線接口： 50Ω / IPX 轉(zhuǎn) SMA 工作電壓： DC 5－ 13V 耗電功率： － 6W 供電方式：外接電源 /電池 外形尺寸： 160*70*20MM 工作溫度： 25℃－ 75℃ 工作濕度： 0% RH~ 95% RH 功能與特點 ◎模塊化設(shè)計：包括 GPRS 通訊頂板和支持電路底板 ◎提供高性能通信串口 RS232，數(shù)據(jù)透明傳輸 ◎采用完全的嵌入式系統(tǒng)，提供數(shù)據(jù)訪問接口以方便計算機應用程序開發(fā) ◎提供多種傳感器輸入接口：溫度、光敏、溫濕度、 CO2。如 圖 。 調(diào)試 上面已經(jīng)將定位系統(tǒng)的環(huán)境構(gòu)建完成，接下來，將對整個定位系統(tǒng)調(diào)試。 圖 雙擊“ NEW+地址”會出現(xiàn)該移動節(jié)點 (也稱定位節(jié)點 )的參數(shù)，單擊 Update 將數(shù)據(jù)加載到節(jié)點中。這里設(shè)置了 4 個參考節(jié)點。參考節(jié)點必須配合監(jiān)控軟件安裝，要保證節(jié)點的安放位置和監(jiān)控軟件中地圖上的位置區(qū)域相同。 上海企想信息技術(shù)有限公司 48 圖 ZLocation設(shè)置 在圖中，可以看到軟件的一個簡單界面， Setup 頁中可以選擇我們將要與網(wǎng)關(guān)通信的端口，在這里選擇串口 1。 圖 （定位）節(jié)點 ZLocation 監(jiān)控軟件設(shè)置 打開軟件 以后，需要對軟件進行簡單的設(shè)置，如下圖所示：將所有復選框選中，另外還《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —ZigBee 無線定位實驗 47 可以設(shè)置節(jié)點在沒有信號的時候在地圖上存在的時間。 參照定位原理 圖 。在第一次設(shè)定以后參考節(jié)點將記住自己的位置，以后使用中在加入網(wǎng)絡(luò)后就自動找到自己的位置，同樣也可以通過 PC 機軟件對其進行修改。 系統(tǒng)設(shè)置 4 個及四個以上參考節(jié)點，為移動節(jié)點的位置做參考，如需提高精度，可以將參考節(jié)點的數(shù)量提高至 8 個。s；定位范圍為 64m 64m；定位偏差低于 3m；定位估計采用分布式計算方法，該方法使用已知參考節(jié)點的 RSSI 信息定位。盲節(jié)點從參考節(jié)點處接收數(shù)據(jù)包信號，獲得參考節(jié)點位置 坐標及相應的 RSSI 值并將其寫入定位引擎，然后可以讀出 由定位引擎計算得到的自身位置。 盲節(jié)點：無線定位系統(tǒng)中移動節(jié)點，它通過已知參考節(jié)點的坐標來計算自身坐標值的節(jié)點，是 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中的路由器。 參考節(jié)點：無線定位 系統(tǒng)中已知坐標的節(jié)點，是 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中的路由器。也可以通過 Inter 網(wǎng)絡(luò)、手機短信遠程監(jiān)測環(huán)境信息和設(shè)備運行狀態(tài)等。同時，也可以利用 GPRS 進行短信控制與報警等。 CO2 傳感器數(shù)據(jù)采集實例 將 CO2 氣體傳感器 CHSMCO2連接在 ZigBee 傳感控制節(jié)點的氣體傳感器接口，發(fā)送指令進行二氧化碳氣體檢測，并對采集結(jié)果進行分析，如 圖 圖 。 煙霧傳感器數(shù)據(jù)采集實例 將 MQ2煙霧傳感器 模塊 CHSMMQ2 連 接在 ZigBee 傳感控制節(jié)點的氣體傳感器接口，發(fā)送指令 進行煙霧 檢 測，并 對采集 結(jié)果 進行 分析，如 圖 圖 。 溫濕度傳感器采集濕度實例 發(fā)送濕度采集指令，并對采集結(jié)果進行分析， 如 圖 圖 。 將 SHT10溫濕度傳感器模塊 CHSMSHT 連 接在 ZigBee 傳感控制節(jié)點 溫濕度 傳感器接口上 進行數(shù)據(jù)采集。 溫度傳感器數(shù)據(jù) 采集命令幀格式 PC發(fā)送溫度請求 02 07 CB 01 00 D3 30 00 00 09 短地址 ADDR： 0x0001 終端節(jié)點號： 0xD3，表示 傳感控制 節(jié)點 《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —ZigBee 基礎(chǔ)控制與數(shù)據(jù)采集實驗 21 ID： 0x0030， 表示讀取溫度 沒有數(shù)據(jù)負荷 PC接收溫度數(shù)據(jù) 02 09 CB 01 00 D3 30 00 02 A2 00 0C 數(shù)據(jù)： 0x00A2，表示 +176。 圖 《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —ZigBee 基礎(chǔ)控制與數(shù)據(jù)采集實驗 19 控制 繼電器輸出 繼電器輸出控制命令幀格式 PC發(fā)送數(shù)據(jù) 02 08 CB 01 00 D3 43 00 01 01 58 短地址 ADDR： 0x0001 終端節(jié)點號： 0xD3，表示傳感控制節(jié)點 ID： 0x0043， 表示繼電器控制 數(shù)據(jù)負荷有一個字節(jié)，是 0x01。 圖 上海企想信息技術(shù)有限公司 18 控制 步進電機實驗 步進電機控制命令幀格式 PC發(fā)送數(shù)據(jù) 02 0A CB 01 00 D3 46 00 03 06 08 00 58 短地址 ADDR： 0x0001； 終端節(jié)點號： 0xD3，表示 傳感控制 節(jié)點； ID： 0x0046；表示步進電機控制； 數(shù)據(jù)負荷有三個字節(jié)，是 0x03。 PC接收數(shù)據(jù) 02 08 CB 01 00 D3 42 00 01 01 58 簡單的將數(shù)據(jù)返回給 PC 蜂鳴器控制實例 例如， 控制蜂鳴器響， 如 圖 。 ZigBee 基礎(chǔ)控制 實驗 控制 數(shù)碼管實驗 數(shù)碼管 控制 命令幀格式 PC發(fā)送數(shù)據(jù) 02 08 CB 01 00 D3 44 00 01 01 58 短地址 ADDR： 0x0001 終端節(jié)點號： 0xD3，表示 傳感控制 節(jié)點 ID： 0x0044，表示數(shù)碼管控制 數(shù)據(jù)負荷有一個字節(jié)，是 0x01。 【實驗環(huán)境】 ZigBee 套件： 協(xié)調(diào)器 、 傳感控制節(jié)點 操作臺：提供電源、 PC、 USB 口 軟件：上位機軟件 《物聯(lián)網(wǎng)實驗指導手冊》 —ZigBee 基礎(chǔ)知 識與組網(wǎng)實驗 7 圖 拓撲 讀取 協(xié)調(diào)器 MAC 地址 讀取協(xié)調(diào)器 MAC 地址數(shù)據(jù) 命令 幀格式 PC發(fā)送獲取地址請求 02 07 CB 00 00 CB 54 00 00 09 短地址 ADDR： 0x0000； //0x0000 表示協(xié)調(diào)器 終端節(jié)點號： 0xCB，表示協(xié)調(diào)器 ID： 0x0051，表示獲取協(xié)調(diào)器 MAC 地址 數(shù)據(jù)負荷長度為 0； PC接收地址返回 02 0F CB 00 00 CB 54 00 08 FF 07 06 05 04 03 02 01 09 數(shù)據(jù)負荷長度為 8 長地址： 01 02 03 04 05 06 07 FF 讀取協(xié)調(diào)器 MAC 地址實例 上海企想信息技術(shù)有限公司 8 信道讀取 讀取信道命令幀格式 PC發(fā)送 請求 02 07 CB 00 00 CB 53 00 00 09 短地址 ADDR： 0x0000； 終端節(jié)點號： 0xCB，表示協(xié)調(diào)器節(jié)點 ID： 0x0053，表示讀取信道 沒有數(shù)據(jù)負荷 PC接收數(shù)據(jù) 02 09 CB 00 00 CB 53 00 04 00 00 00 04 0C 數(shù)據(jù)長度： 0x04 數(shù)據(jù)： 0x04000000，具體如下： /* Default channel is Channel 11 0x0B */ // Channels are defined in the following: // 0 : 868 MHz 0x00000001 // 1 10 : 915 MHz 0x000007F