【正文】 ......................................................................................17 主要模塊的設(shè)計(jì) ...................................................................................................................18 采樣保持電路 ...........................................................................................................19 電源供電電路 ............................................................................................................19 本章小結(jié) ..............................................................................................................................204 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .............................................................................................................21 開發(fā)環(huán)境的介紹及使用 ......................................................................................................21 整體軟件設(shè)計(jì) ......................................................................................................................22 壓力傳感器軟件設(shè)計(jì) ..........................................................................................................23 無(wú)線數(shù)據(jù)的發(fā)送 ...................................................................................................................24 本章小結(jié) ..............................................................................................................................255 實(shí)物的制作與調(diào)試 .....................................................................................................26 硬件調(diào)試 ..............................................................................................................................26 模擬實(shí)驗(yàn)一 ..........................................................................................................................26 模擬實(shí)驗(yàn)二 ..........................................................................................................................27 本章小結(jié) ...............................................................................................................................276 系統(tǒng)的總結(jié)和展望 .....................................................................................................28 本文總結(jié) ...............................................................................................................................28 工作展望 ..............................................................................................................................28參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................29致謝 .................................................................................................................................31附錄 A 模擬實(shí)驗(yàn)源程序 ...............................................................................................32 主程序 ..................................................................................................................................32 數(shù)據(jù)發(fā)送子程序 .................................................................................................................34 片內(nèi)溫度傳感器程序 ..........................................................................................................36 DS18B20 傳感器程序 ..........................................................................................................37附錄 B 模擬實(shí)驗(yàn)二實(shí)物圖 ...........................................................................................421 緒論 課題的內(nèi)容及背景數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，它與傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)一起構(gòu)成了現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ) 。在有些場(chǎng)合，如高腐蝕性、現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)明線連接等環(huán)境，采用傳統(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸采集系統(tǒng)已經(jīng)滿足不了數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)男枰?。其也有不同之處，如? 所示。(2) 高度擴(kuò)充性:ZigBee 可采用星狀、對(duì)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理 254 個(gè)子節(jié)點(diǎn)。：介紹軟件開發(fā)環(huán)境，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)基于模塊化的設(shè)計(jì)思路，本論文中按照所完成不同的功能設(shè)計(jì)不同模塊，給出系統(tǒng)的各部分模塊的程序流程圖及其具體實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)的硬件的組成傳感器ZigBee 無(wú)線芯片 ZigBee 無(wú)線芯片液晶顯示上位機(jī)報(bào)警電路無(wú)線通信無(wú)線圖 基于 ZigBee 技術(shù)的無(wú)線壓力測(cè)量系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)由圖 可知傳感器與無(wú)線芯片的連接為數(shù)據(jù)采集部分，無(wú)線芯片與液晶的連接為就地顯示部分。ZigBee 從 標(biāo)準(zhǔn)開始著手，定義了允許不同廠商制造的設(shè)備相互兼容的應(yīng)用綱要。(2) 可靠性:ZigBee 的媒體接入控制層(MAC 層)采用了碰撞避免機(jī)制，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)和沖突。 標(biāo)準(zhǔn)定義了ZigBee 的物理層(PHY)和媒體訪問控制層(MAC)。物理層主要完成以下幾項(xiàng)任務(wù)：開啟和關(guān)閉無(wú)線收發(fā)機(jī)、能量檢測(cè)（ED） 、鏈路質(zhì)量指標(biāo)（LQI ） 、空閑信道評(píng)估（CCA） 、信道選擇、數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。為了向應(yīng)用層提供其接口，網(wǎng)絡(luò)層提供了兩個(gè)必須的功能服務(wù)實(shí)體，它們分別為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體(NLDE)和管理服務(wù)實(shí)體 (NLME)。APS數(shù)據(jù)實(shí)體(APSDE)通過與之連接的SAP ，即APSDESAP提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。 ZigBee 無(wú)線芯片選取目前市場(chǎng)上上符合 ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)芯片多種多樣。CC2420 外圍參考電路圖，如圖 所示，其芯片的主要特點(diǎn)如下：● 工 作 頻 帶 范 圍 ： ～ 。 ● MAC 層硬件可支持自動(dòng)幀格式生成、同步插入與檢測(cè)、 16bit CRC 校驗(yàn)、電源檢測(cè)、完全自動(dòng) MAC 層安全保護(hù) (CTR,CBC－MAC，CCM)。它具有 1 個(gè) 8 位 CPU（8051），主頻達(dá) 32MHZ，具有最大 128 KB 可編程FLASH 和 8KB 的 SRAM，片內(nèi)外設(shè)非常豐富，主要包括 1 個(gè) 8 通道 8 位至 14 位可編程 ADC 轉(zhuǎn)換器、4 個(gè)定時(shí)器（其中包括一個(gè) MAC 定時(shí)器）、2 個(gè)USART，1 個(gè) DMA 控制器、 1 個(gè) AES128 協(xié)同處理器、1 個(gè)看門狗定時(shí)器、1 個(gè)內(nèi)部穩(wěn)壓器、21 個(gè)可編程 I/O 引腳。● GHz的RF無(wú)線電收發(fā)機(jī)。 ● 較寬的電壓范圍（ ～ V）?！?ZigBee/ 兼 容 的 硬 件 、 物 理 層 。 CC2430 以強(qiáng)大的集成開發(fā)環(huán)境作為支持，內(nèi)部線路的交互式調(diào)試以遵從 IDE 的 IAR 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為支持，同時(shí)其結(jié)合了 Chipcon 公司全球先進(jìn)的 ZigBee 協(xié)議棧、工具包和參考設(shè)計(jì)，展示了領(lǐng)先的 ZigBee 解決方案。（2）壓電式壓力傳感器壓電式傳感器的原理是基于某些晶體材料的壓電效應(yīng)，目前廣泛使用的壓電材料有石英和鈦酸鋇等，當(dāng)這些晶體受壓力作用發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，在其相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上產(chǎn)生異性電荷，這種現(xiàn)象稱為“壓電效應(yīng) ”。一般最大壓力是額定壓力最高值的 2－3 倍。根據(jù)需要不同，也會(huì)用到壓力變送器，壓力變送器主要由測(cè)壓元件傳感器（也稱作壓力傳感器）、測(cè)量電路和過程連接件三部分組成。在惠斯通電橋上加上直流電源，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)直流電壓信號(hào)的輸出。又根據(jù)設(shè)計(jì)的原則，本設(shè)計(jì)要求低功耗、可靠性，BYP300 小巧型壓力變送器更具有優(yōu)勢(shì)。此圖包括了數(shù)據(jù)采集部分、就地顯示部分及上位機(jī)部分。圖 CC2430 無(wú)線傳輸模塊原理圖接口電路:采用一個(gè) 16 腳排針和一個(gè) 10 腳的排針， 10 腳排針引出的引腳主要用于程序的燒寫，16 腳排針引出的引腳主要是方便無(wú)線模塊擴(kuò)展，這兩個(gè)排針將 CC2430 所有的 21 個(gè)帕功能定義，增加無(wú)線模塊的通用性。此電路參照Ti 公司提供的設(shè)計(jì)。圖 采樣保持電路原理圖本設(shè)計(jì)采用了 AD585 采樣保持器件，是 一 個(gè) 完 整 的 單 片 采 樣 保 持 電 路 組 成的 高 性 能 運(yùn) 算 放 大 器 系 列 ， 具 有 超 低 泄 漏 模 擬 開 關(guān) 和 一 個(gè) 場(chǎng) 效 應(yīng) 晶 體 管 輸 入 整合 光 柵 放 大 器 。本設(shè)計(jì)中采用 2 節(jié) AA 電池供電。IAR 公司是全球領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具和服務(wù)供應(yīng)商，成立于 1983 年，迄今已有 20 多年歷史，其提供的產(chǎn)品和服務(wù)設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)、和測(cè)試的每一個(gè)階段。IAR Embedded Workbench 生成的可執(zhí)行代碼可以運(yùn)行于更小尺寸、更低成本的微處理之上，從而降低了產(chǎn)品的開發(fā)成本。第三步 連接目標(biāo)文件，包含調(diào)試選項(xiàng)。 // 使能中斷C C 2 4 3 0 初始化 初始化硬件層初始化協(xié)議棧中斷使能設(shè)置網(wǎng)絡(luò)的 I D號(hào) 、 頻道號(hào)等 M A C 層通訊處理 處理完成讀取當(dāng)前壓力值 讀取將壓力值無(wú)線廣播發(fā)送出去否否是圖 整體軟件流程圖 壓力傳感器軟件設(shè)計(jì)壓力傳感器初始化后，通過采樣保持電路，輸出穩(wěn)定，與 CC2430 相連，讀出寄存器內(nèi)容，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。經(jīng)過處理后的幀將附加一個(gè)檢驗(yàn)輔助的頭。IAR 運(yùn)行于 Windows 平臺(tái)的交互式可視化開發(fā)環(huán)境。但通常是先排除明顯的硬件故障之后，再和軟件結(jié)合起來(lái)調(diào)試。三．將程序編譯下載到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之中。該實(shí)驗(yàn)代表模擬量傳感器，與 CC2430 之間的通信。ZigBee 技術(shù)作為數(shù)據(jù)采集的技術(shù)載體，有著重要意義，它能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)采集的優(yōu)點(diǎn)。本文只完成了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信