【文章內(nèi)容簡介】 LNA/ V電壓。 36腳(AVDD_RF2)： V電壓。 37腳(AVDD_IF2)： V電壓。 38腳(AVDD_ADC)： V電壓。 39腳(DVDD_ADC)： V電壓。 40腳(AVDD_DGUARD)：為隔離數(shù)字噪聲電路連接電壓。 41腳(AVDD_DREG)：～ V電壓。 42腳(DCOUPL)： V的去耦電壓，此電壓不為外電路所使用。 47腳(DVDD)：為I/～ V的電壓。10腳(RESET_N)：復位引腳，低電平有效。 19腳(XOSC_Q2)：32 MHz的晶振引腳2。 21腳(XOSC_Q1)：32 MHz的晶振引腳1，或外部時鐘輸入引腳。 22腳(RBIAS1)：為參考電流提供精確的偏置電阻。 26腳(RBIAS2)：提供精確電阻，43 kΩ，177。1%。 32腳(RF_P)：在RX 期間向LNA 輸入正向射頻信號；在TX期間接收來自PA 的輸入正向射頻信號。34腳(RF_N)：在RX 期間向LNA 輸入負向射頻信號；在TX期間接收來自PA的輸入負向射頻信號。 43腳(P2_4/XOSC_Q2)： kHz 。 44腳(P2_4/XOSC_Q1)： kHz 。 CC2430介紹CC2430芯片以強大的集成開發(fā)環(huán)境作為支持，得到了嵌入式機構(gòu)很高的認可。它結(jié)合Chipcon公司的ZigBee協(xié)議棧、工具包和參考設計。其產(chǎn)品廣泛應用于汽車、工控系統(tǒng)和無線感應網(wǎng)絡等領(lǐng)域。根據(jù)芯片內(nèi)置內(nèi)存的不同容量，提供給用戶3個版本，即CC2430F32/64/128，分別對應內(nèi)置內(nèi)存32/64/128KB。CC2430芯片延用了以往CC2430芯片的架構(gòu)，在單個芯片上整合了ZigBee射頻前端、內(nèi)存和微控制器。，工作時的電流損耗為27mA；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27mA或25mA。CC2430芯片的休眠模式和轉(zhuǎn)換到主動模式的超短時間的特性，特別適合那些要求電池壽命非常長的應用。CC2430芯片需要很少的外圍部件配合就能實現(xiàn)信號的收發(fā)功能，它是目前國內(nèi)外嵌入式射頻芯片中應用比較廣泛的一種，結(jié)合了市場領(lǐng)先的ZStackTM、ZigBeeTM協(xié)議軟件和其他Chipcon公司的軟件工具，為開發(fā)出無接口、緊湊、高性能和可靠的無線網(wǎng)絡產(chǎn)品提供了便利。CC2430芯片的主要特性：，外部的中斷或RTC能喚醒系統(tǒng)；，外部的中斷能喚醒系統(tǒng)；電源電壓范圍寬（~）；具有電池檢測器和溫度傳感器；支持數(shù)字化的接收信號強度指示器/鏈路質(zhì)量指示；優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性；硬件支持避免沖突的載波偵聽多路存取CSMA/CA功能；具有8路輸入的8~14位ADC；高級加密標準（AES）協(xié)處理器；支持硬件調(diào)試；2個通用的I/O引腳，其中2個具有20mA的電流吸收或電流供給能力。 SHT10引腳功能SHT10溫濕度傳感器的引腳排列如下圖所示。圖44 SHT10引腳排列，SCK引腳是傳感器的時序輸入，；DATA引腳為傳感器的雙向數(shù)據(jù)輸入輸出引腳，用來向傳感器發(fā)送命令或者讀取采集的溫度值。 SHT10介紹SHT10是瑞士Sensirion公司推出的新型溫濕度傳感器。由于將傳感器與電路部分結(jié)合在一起,因此，該傳感器具有比其它類型的溫濕度傳感器優(yōu)越得多的性能。首先是傳感器信號強度的增加增強了傳感器的抗干擾性能，保證了傳感器的長期穩(wěn)定性，而A/D轉(zhuǎn)換的同時完成，則降低了傳感器對干擾噪聲的敏感程度。其次在傳感器芯片內(nèi)裝載的校準數(shù)據(jù)保證了每一只溫濕度傳感器都具有相同的功能，即具有100%的互換性。最后，傳感器可直接通過I2C總線與任何類型的微處理器、微控制器系統(tǒng)連接，從而減少了接口電路的硬件成本，簡化了接口方式。SHT10具有以下特點：，響應速度快；（只有30uW），自動休眠；；，數(shù)字輸出，不需要AD轉(zhuǎn)換；。串行接口CC2430電源模塊上位機協(xié)調(diào)器節(jié)點由主芯片CC2430和串行接口組成，負責組網(wǎng)并接收所有節(jié)點的溫濕度信息，并將接收到的數(shù)據(jù)全部上傳至監(jiān)控主機。硬件框圖如下：圖45 網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器硬件框圖溫濕度傳感器通用接口CC2430電源模塊終端節(jié)點負責采集智能變電站各個節(jié)點的溫濕度，并將數(shù)據(jù)傳送給父節(jié)點，由CC2430主控芯片和SHT10溫濕度傳感器組成，硬件框圖如下：圖46終端節(jié)點硬件框圖5 系統(tǒng)軟件程序設計本次設計的系統(tǒng)所需要的軟件環(huán)境有：； Embedded Workbench開發(fā)環(huán)境 flash programmer；。 IAR Embedded Workbench開發(fā)環(huán)境圖51 IAR Embedded Workbench開發(fā)環(huán)境打開一個新工程的界面，并添加新文件如圖51所示。IAR Embedded Workbench是全球領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具和服務供應商IAR Systems開發(fā)的著名的C編譯器，支持眾多知名半導體公司的微處理器。是一個非常有效的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，它使用戶充分有效地開發(fā)并管理嵌入式應用工程。作為一個開發(fā)平臺，它具備任何在用戶每天的工作地方所想要的特性。嵌入式IAR Embedded Workbench IDE提供一個框架，任何可用的工具都可以完整地嵌入其中，這些工具包括： AVR C/C++編譯器； IAR匯編器； XLINK Linker； ；；；。 TI Smartrf Flash Programmer介紹本設計燒寫CC2430程序的軟件為TI公司提供smartrf flash programmer。該燒寫器可以對CC2430的存儲區(qū)進行查處、燒寫校驗等操作，而且對存儲的地址單位的8個字節(jié)進行IEEE地址燒寫。打開smartrf flash programmer，它的主界面如圖52所示。圖52 smartrf flash programmer主界面將仿真器與CC2430模塊連接好，復位仿真器，F(xiàn)lash image為hex文件路徑，選擇找到已生成的hex文件，點擊perform actions并將程序燒寫進CC2431芯片。燒寫成功后界面如圖53所示。燒圖53 燒寫成功后界面本設計需要通過串口助手觀察組網(wǎng)情況。將波特率配置為57600，十六進制顯示和按十六進制發(fā)送前面的復選框給勾掉，串口號的選擇根據(jù)連接情況而定，其他保持為默認值，確認串口線與PC機連接正確。串口助手界面如圖54所示。圖54 串口助手界面 Labview介紹LabView是美國國家儀器公司基于G語言開發(fā)的一種虛擬儀器平臺。提供了豐富的數(shù)據(jù)采集、分析和存儲庫函數(shù)以及包括DAQ, GPIB, PXI, VXI,RS2321在內(nèi)的各種儀器通信總線標準的所有函數(shù)功能[8]。同時LabVieW還具有直觀的圖形化開發(fā)環(huán)境，強大的數(shù)據(jù)處理功能，豐富的可視化顯示功能，完備的儀器驅(qū)動程序，完善的外部接口和強大的網(wǎng)絡功能等特點。本系統(tǒng)正是利用Labview的虛擬儀器技術(shù)對溫濕度傳感器的信號進行采集。將采集到的數(shù)據(jù)利用多個無線路由器傳送到ZigBee網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器，通過協(xié)調(diào)器與PC監(jiān)控計算機通訊，在LabView環(huán)境下實現(xiàn)對變電站中的溫度信息進行監(jiān)控。Labview程序框圖和前面板分別如圖5圖56所示。圖55 Laview程序框圖面板圖56 Labview前面板 模塊程序設計流程本溫度檢測系統(tǒng)中，終端節(jié)點由CC2430通過二線串行數(shù)字接口和SHT10進行通信。終端節(jié)點打開電源，然后初始化、嘗試加入網(wǎng)絡，當收到外部中斷時給SHT10發(fā)送查詢指令，等待SHT10數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后進行數(shù)據(jù)發(fā)送，發(fā)送完畢后繼續(xù)進入休眠狀態(tài)，等待有請求時再次激活。終端節(jié)點工作流程如圖57所示。 Y開始設備初始化N給SHT10發(fā)送查詢指令數(shù)據(jù)發(fā)送是否有外部中斷N連接成功進入休眠狀態(tài)等待SHT10數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換超時判斷N圖57終端節(jié)點工作流程圖：部分程序代碼如下。終端節(jié)點通過aplJoinNetwork()加入網(wǎng)絡。程序執(zhí)行aplJoinNetwork()后運行堆棧。代碼如下：main(){ halInit()。 //初始化HAL層 evbInit()。 //初始化評估板 aplInit()。 //初始化協(xié)議棧中的其它部分 ENABLE_GLOBAL_INTERRURT()。 //開啟所有中斷的使能端 do{ aplJoinNetwork()。 //組建網(wǎng)絡 while(apsBusy()) {apsFSM()。}//等待，網(wǎng)絡建立后apsBusy()返回false } while(aplGetStatus()) {apsFSM()。} //等待直到結(jié)束 }while(aplGetStatus()!=LRWPAN_SUCCESS)。 while(1) {apsFSM()。} //有限狀態(tài)機運行堆棧} 微處理器和溫濕度傳感器通信采用串行二線接口SCK和DATA，其中SCK為時鐘線，DATA為數(shù)據(jù)線。該二線串行通信協(xié)議和I2C協(xié)議是不兼容的。在程序開始，微處理器需要用一組“啟動傳輸”時序表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯?，如圖58所示。當SCK時鐘為高電平時，DATA翻轉(zhuǎn)為低電平。緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?，隨后又變?yōu)楦唠娖?，在SCK時鐘為高電平時，DATA再次翻轉(zhuǎn)為高電平。圖58 數(shù)據(jù)啟動傳輸時序圖SHT10采集溫度信息，首先通過設置至少9個周期的DATA高電平來初始化SHT10；然后發(fā)送“傳輸開始”命令開始數(shù)據(jù)的采集；如果傳感器正確的接收到命令，會在DATA引腳回復一個先低后高ACK信號，否則繼續(xù)發(fā)送“傳輸開始”命令。在正確接收到ACK應答后的大約55ms內(nèi)傳感器就能計算出采集到的溫度值，并且通過在DATA引腳輸出低電平表示計算的完成。判斷出這個低電平到來之后，接下來每個周期內(nèi)采集一個bit，直到采集兩個字節(jié)的溫度值，最后處理器應當通過下拉DATA通知傳感器該采集過程的結(jié)束。其程序流程如圖59所示。NNYY設備初始化立網(wǎng)絡初始化發(fā)送傳輸開始命令寫入數(shù)據(jù)采集命令返回ACK等待55msDATA變低接收數(shù)據(jù)后下拉DATA表示結(jié)束 是否超時？NY圖59 SHT10采集溫度程序框圖編寫SHT10采集溫度的程序，溫度采集部分代碼如下：if(DATA == 0)//表示收到ACK { SCK = 0。 halWait(2)。 SCK = 1。 halWait(6)。 SCK = 0。 halWait(2)。 SCK = 1。 halWait(6)。 SCK = 0。 halWait(250)。//等待數(shù)據(jù)采集，最大精度要求的時間 //等待傳感器提供的ACK for(i=0。i2。i++){ SCK = 1。 halWait(3)。 j = DATA。 halWait(3)。 if(j != 0) {status=0。 break。} else{ SCK = 0。 halWait(2)。 } } if(status != 0) {//接受前6個數(shù)據(jù) SCK = 1。 halWait(1)。 READ = DATA。 HI = HI|READ。 halWait(1)。 SCK = 0。 halWait(2)。 for(i=0。i5。i++){ SCK = 1。 halWait(1)。 READ = DATA。 HI = HI1。 HI = HI|READ。 halWait(1)。 SCK = 0。 halWait(2)。 } //發(fā)送ACK給傳感器 P1DIR |= 0X02。 DATA = 0。 SCK = 1。 halWait(2)。 SCK = 0。 halWait(2)。 P1DIR amp。= ~0X02。 //繼續(xù)接受后八位的數(shù)據(jù) SCK = 1。 halWait(1)。 READ = DATA。 LO = LO|READ。 halWait(1)。 SCK = 0。 halWait(2)。 for(i=0。i7。i++){ SCK = 1。 halWait(1)。 READ = DATA。 LO = LO1。 LO = LO|READ。 halWait(1)。 SCK = 0。 halWait(2)。 } //TEMP = HI2|LO6。 TEMP=((UINT16)HI8)+LO。 } } IEN0 = k。 return TEMP。 網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器軟件設計網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器作為整個網(wǎng)絡的簇頭，負責網(wǎng)絡的建立，信息的接受、匯總、處理，以及控制指令的發(fā)送和執(zhí)行。協(xié)調(diào)器開啟初始化后，先掃描選擇