基于zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與傳輸(編輯修改稿)
2024-10-08 02:25 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 chematic）和多層印刷電路板設(shè)計(jì)（ Advanced PCB）。其中 Advanced Schematic由兩部分組成：電路圖編輯器（ Schematic）和 元件庫(kù)編輯器（ Schematic Library）。 Protel99 SE 共分 5 個(gè)模塊 ,分別是原理圖設(shè)計(jì)、 PCB設(shè)計(jì)（包含信號(hào)完整性分析）、自動(dòng)布線器、原理圖混合信號(hào)仿 真、 PLD 設(shè)計(jì)。 以下介紹一些 Protel99SE的部分最新功能： 可生成 30多種格式的電氣連接網(wǎng)絡(luò)表； 強(qiáng)大的全局編輯功能； 在原理圖中選擇一級(jí)器件， PCB 中同樣的器件也將被選中； 同時(shí)運(yùn)行原理圖和 PCB，在打開(kāi)的原理圖和 PCB 圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡(luò)； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 既可以進(jìn)行正向注釋元器件標(biāo)號(hào)（由原理圖到 PCB） ,也可以進(jìn)行反向注釋（由PCB 到原理圖），以保持電氣原理圖和 PCB 在設(shè)計(jì)上的一致性； 支持用 CUPL 語(yǔ)言和原理圖設(shè)計(jì) PLD，生成標(biāo)準(zhǔn)的 JED 下載文件； * PCB 可設(shè)計(jì)32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源 地層和 16個(gè)機(jī)加工層； 強(qiáng)大的“規(guī)則驅(qū)動(dòng)”設(shè)計(jì)環(huán)境，符合在線的和批處理的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查； 提供大量的工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)電路板做為設(shè)計(jì)模版； 可以輸入和輸出 DXF、 DWG 格式文件，實(shí)現(xiàn)和 AutoCAD 等軟件的數(shù)據(jù)交換； 智能封裝導(dǎo)航（對(duì)于建立復(fù)雜的 PGA、 BGA 封裝很有用）； 獨(dú)特的 3D顯示可以在制板之前看到裝配事物的效果； 經(jīng)過(guò)充分驗(yàn)證的傳輸線特性和仿真精確計(jì)算的算法，信號(hào)完整性分析直接從PCB 啟動(dòng)； PCB 制版 在進(jìn)行 PCB 制作之前，首先是要進(jìn)行封裝，封裝形式是指安裝元件用的外殼。它不僅起著安裝、固定、密封、保護(hù)元件及增強(qiáng)電熱性能等方面的作用，而且還通過(guò)元件上的接點(diǎn)用導(dǎo)線連接到封裝外殼的引腳上，這些引腳又通過(guò)印刷電路板上的導(dǎo)線與其它器件相聯(lián)接。衡量一個(gè)芯片封裝技術(shù)重要指標(biāo)之一，是芯片面積與封裝面積之比，這個(gè)比值越接近越好。對(duì)于同一個(gè)元件來(lái)說(shuō)，經(jīng)常有不同的封裝形式。只有尺寸正確的元件才能安裝并焊接在電路板上。畫好的元件封裝應(yīng)該盡量與實(shí)際元件的尺寸和大小相一致，這樣才不會(huì)在布局的時(shí)候造成元件之間的干涉。封裝圖中焊盤之間的距離也要與實(shí)際的引腳的距離一致。大部分芯片相鄰兩個(gè)引腳之間距離為 100mil。因此可以通過(guò)和芯片引腳距離的對(duì)比來(lái)確定其他元件的引腳距離。 接下來(lái)要做的就是設(shè)計(jì)布局。 布局結(jié)果的好壞將直接影響布線的效果，因此可以這樣認(rèn)為，合理的布局是 PCB 設(shè)計(jì)成功的第一步。本次電路板的元件布局大致做到了整齊、緊湊，且分布合理、均勻。 Protel 99SE 有自動(dòng)布局和手動(dòng)布局二種，本次設(shè)計(jì)我采用了手動(dòng)布局來(lái)完成的。元件放置的順序通常遵循一些規(guī)則：首先放置與結(jié)構(gòu)緊密配合的固定位置的元器件，再放置元器件和大元器件。最后放置小元器件。 接下一步是 PCB 的設(shè)計(jì)布線。 Protel 99SE 具有自動(dòng)布線功能 ，考慮到自動(dòng)布線無(wú)法完成復(fù)雜電路板的布線，所以本次設(shè)計(jì)中采用自動(dòng)布線和手動(dòng)布線相結(jié)合來(lái)完成的。印制電路板的元件布局和電氣連線方向的正確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 能否可靠工作的關(guān)鍵，對(duì)同一元件和參數(shù)的電路，由于元件布局設(shè)計(jì)和電氣連線方向的不同而產(chǎn)生不同的結(jié)果。因而，必須把如何正確設(shè)計(jì)印刷電路板元件布局的結(jié)構(gòu)和正確選擇布線方向綜合起來(lái)考慮，這樣既可以消除因布線不當(dāng)而產(chǎn)生的干擾，同時(shí)便于生產(chǎn)中的安裝、調(diào)試與檢修等。 5 ZigBee 無(wú)線傳輸模塊軟件的設(shè)計(jì) 軟件介紹 ZigBee 模塊的網(wǎng)絡(luò)介紹 網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)形態(tài)： Zigbee 網(wǎng)絡(luò)具有三種網(wǎng)絡(luò)形態(tài)節(jié)點(diǎn)： Coordinator（中心協(xié)調(diào)器）， Router（路由器）， End Device（終端節(jié)點(diǎn)）。 Coordinator（中心協(xié)調(diào)器）：用來(lái)創(chuàng)建一個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)有節(jié)點(diǎn)加入時(shí)，分配地址給子節(jié)點(diǎn)， Coordinator 通常定義為不能掉電的設(shè)備，沒(méi)有低功耗狀態(tài)，適用模塊 DRF1601， DRF1602， DRF1605。每個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)需要且僅需要一個(gè)Coordinator，不同網(wǎng)絡(luò)的 PAN ID（網(wǎng)絡(luò) ID 號(hào)）應(yīng)該不一樣，如果在同 一空間存在二個(gè) Coordinator，如果它們初始的 PAN ID 一樣，則后上電的 Coordinator 的 PAN ID 會(huì)自動(dòng)加一，以免引起 PAN ID 沖突。 Router（路由器）： Router 通常被稱作為 FFD （ Full Function Device）（全功能節(jié)點(diǎn)），負(fù)責(zé) 發(fā)資料包，尋找最適合的路由路徑，當(dāng)有節(jié)點(diǎn)加入時(shí)，可為節(jié)點(diǎn)分配地址， Router 通常定義為具有電源供電的設(shè)備，不能進(jìn)入低功耗狀態(tài)，適用模塊 DRF1601， DRF1602， DRF1605。每個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)可能需要多個(gè)Router，每個(gè) Router 可以收發(fā)數(shù)據(jù)也可以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)全部由Coordinator（ 1 個(gè)）及 Router（多個(gè)）構(gòu)成時(shí)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)才是真正的 MESH 網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)狀網(wǎng)），每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)全部是自動(dòng)路由到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)一個(gè) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)形成后（ MESH 網(wǎng)絡(luò)）： Router 獲得的地址（ Short Address）是不變的，可作為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡刂肥褂茫? 即使 Coordinator 掉電， Router 仍然在保持網(wǎng)絡(luò)，所以 Router 與 Router 之間仍然能夠通訊； 即使 Coordinator 掉電，當(dāng)有新的節(jié)點(diǎn)加入時(shí)，仍然能夠通過(guò)現(xiàn)有的 Router 獲得地址，加入網(wǎng)絡(luò)。 End Device（終端節(jié)點(diǎn)）：選擇已經(jīng)存在的 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)加入，可以收發(fā)數(shù) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 據(jù)，但是不能轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)， End Device 通常定義為電池供電設(shè)備，可周期性喚醒并執(zhí)行設(shè)定的任務(wù)，具有低功耗特征： （ 1）每個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)可能需要多個(gè) End Device， End Device 通常在周期性醒來(lái)時(shí)，問(wèn)自己的父節(jié)點(diǎn)是否有傳輸給自己的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行設(shè)定的任務(wù)，所以，End Device 通常適合接收少量的數(shù)據(jù)，周期性的發(fā)送數(shù)據(jù) 。適用模塊 DRF1605（目前可為客戶定制低功耗項(xiàng)目，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)模塊供貨）。 （ 2）當(dāng)一個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)非常大時(shí)，如超過(guò) 300 個(gè)節(jié)點(diǎn)，小范圍的 Router 太多，可能引起數(shù)據(jù)的過(guò)分轉(zhuǎn)發(fā)，此時(shí)，只有數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)可配置為 End Device，并將 End Device 的低功耗功能關(guān)掉， End Device 也能夠接收及發(fā)送較大的數(shù)據(jù)量（適合于 DRF1601， DRF1602， DRF1605）。 Zigbee MESH（網(wǎng)狀網(wǎng)）的特點(diǎn) （ 1） 網(wǎng)絡(luò)由 1 個(gè) Coordinator 加 n 個(gè) Router 組成。 （ 2） 每個(gè)節(jié)點(diǎn)既能收發(fā)數(shù)據(jù)，也能充當(dāng)路由，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。 （ 3） 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任意節(jié)點(diǎn)之間都能通訊，即使其它節(jié)點(diǎn)全部斷電（包括Coordinator），這二個(gè)節(jié)點(diǎn)間也能通訊。 （ 4） 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)（ Coordinator， Router）均具有網(wǎng)絡(luò)保持功能，只要有一個(gè)節(jié)點(diǎn)是運(yùn)行的，則新的節(jié)點(diǎn)可通過(guò)這個(gè)節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)。 （ 5） 節(jié)點(diǎn)加入后，自動(dòng)獲得 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)分配的地址，并保持該地址不變。 （ 6） 路由的計(jì)算是自動(dòng)的，轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)并不依賴于是通過(guò)哪個(gè)節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò) 測(cè)試 構(gòu)成 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)的要素： 1各節(jié)點(diǎn)使用相同的頻率（出廠已設(shè)定）。 2 各節(jié)點(diǎn)使用同一 PAN ID（出廠已設(shè)定為 0x19 0x9B），如果要在相鄰的空間組成不同的 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)，可以設(shè)定二組節(jié)點(diǎn)的 PAN ID 不同（通過(guò)串口設(shè)定）。 為了
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