基于zigbee的農(nóng)業(yè)灌溉流量監(jiān)測計價系統(tǒng)設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-08-15 07:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 基于 ZigBee 芯片的無線傳感器網(wǎng)絡 在 Zigbee 基礎上形成的這種無線形式傳感器網(wǎng)絡，它按照 AdHoc 形式來傳遞信息的，這樣可以互助地接收和分析整合所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息，觀測器和傳感器之間的通信是無線的方法，建立了觀測器和傳感器之間的通信路徑，網(wǎng)絡 基礎的作用 是共同收集，分析，處理信息。多個傳感器組成傳感器網(wǎng)絡，共同協(xié)作進行信息的加工是這一網(wǎng)絡的主要特點，這個組成網(wǎng)絡的傳感器節(jié)點可以自動組網(wǎng)，且在網(wǎng)絡發(fā)生故障或者是變化時可以進行網(wǎng)絡的自我修復。節(jié)點間 以 AdHoc方式進行通信。這種網(wǎng)絡 能 與以太網(wǎng)， GSM 網(wǎng)絡，還有 CDMA 網(wǎng)絡等連接，利用這些網(wǎng)絡完成遠距離無線通信。這種網(wǎng)絡可以在需要通信的時候喚醒網(wǎng)絡節(jié)點來完成數(shù)據(jù)通信，這種特點能夠最大限度的降低能源的浪費 [3]。 ZigBee 用于通訊儀器的 聯(lián)網(wǎng) 構造 主流 有三種，即，網(wǎng)狀 型 網(wǎng) 絡， 星型網(wǎng) 絡，另外 還有混合 型 網(wǎng) 絡 。此中，星形網(wǎng)絡是一種經(jīng)常使用而且使用在于較長時間運轉(zhuǎn)使用操縱的網(wǎng)絡； Mesh 網(wǎng)絡是一種可靠性比較高的檢測網(wǎng)絡，它通過無線網(wǎng)絡連接可以提供比較多個數(shù)據(jù)通信渠道方式，也就是說它是一個級別比較高的冗雜多余性的 網(wǎng)絡體系，如果儀器數(shù)據(jù)信息傳遞出現(xiàn)問題，那么有另一個方法能夠 提供數(shù)據(jù)傳遞，這一點類似 Star／ Mesh 的混合型 網(wǎng)絡構 造，具有上面介紹的兩種 網(wǎng)絡體系 構造的優(yōu)勢。如圖 即為網(wǎng)絡拓撲構造。 圖 網(wǎng)絡拓撲結構 網(wǎng)狀網(wǎng)絡通常由幾個部分 相互 連接在一起形成的，他們是對等 的 通信 形式 ，每個節(jié)點是能夠與無線通信范圍內(nèi)的其他節(jié)點通信。 作為 一種 穩(wěn)定性比較高 的網(wǎng)絡 結構 ， Mesh 網(wǎng) 絡 能夠進行自我的修補 ， 其中一節(jié)點的損壞不會影響整個網(wǎng)絡的正常通信。 通過大量的 FFD 節(jié)點，網(wǎng)狀網(wǎng)絡可以無限延伸 ，網(wǎng)狀網(wǎng)和星形網(wǎng)可以通過擴展的混合網(wǎng)絡的形成。 在 混合網(wǎng) 通信過程中 ， 終端節(jié)點通過傳感器采集信息，采集的信息傳輸?shù)阶陨硭鶎僮泳W(wǎng)的中繼節(jié)點 ， 進而傳輸?shù)街行墓?jié)點不 ?；旌暇W(wǎng)適用覆蓋范圍比較大的網(wǎng)絡。該設計采用的 是 混合型 。如圖 。 圖 混合 型網(wǎng)絡結構 第二章 系統(tǒng)總體架 構 系統(tǒng)硬件 結構 設計 通信處理芯片 CC2430 ZigBee 無線通信處理單元使用的是 CC2430 單片機 ，這個單片機是 Chipcon公司（現(xiàn)屬于 TI 公司）制造的，是由一只精良小巧且效率高 的 8051 處理器 和 一性價比大的 DSSS 的 RF 收發(fā)器 構成 ，利用它開發(fā)的無線通訊設備 能夠完成 多 個 點對多 個 點的 迅速成網(wǎng) 。 CC2430 選擇使用 的 拼裝 度量 是 7 7mm 48pin， 使的要求標準是 m的 CMOS，且 內(nèi)部含有 閃存 結構 。 如此以來在 一個硅晶片上 ，將體系的 儲 存 儀器 ，射頻 ，模擬 的 電路，及基帶處理 儀 器 這些元件 一起裝 。如圖 圖 CC2430 芯片的里面布局框圖 對于 協(xié)議棧 來說 ，還有網(wǎng)絡 應用軟件 運轉(zhuǎn)對處理器處理本領的一些規(guī)定，CC2430 囊括有一個極小的控制儀器，是加強類型的工業(yè)化要求的 8051， 32MHz是其運轉(zhuǎn)時鐘。因為更加快速執(zhí)行速度和除去多余總體方法，它能夠使運用要求8051 命令信號集 的 CC2430 加強類型 8051 處理儀器，而擁有要求的 8 倍的 8051處理儀器的本領。 CC2430 包括一只 8051 CPU。不動態(tài)的 8kB RAM 存儲器，這里面的 4kB 是耗能極小的 SRAM 存儲器。 128kB， 64kB， 32kB存儲空間的 Flash 內(nèi)部閃存都是能夠進行寫入程序的無易失性的存儲 單元 。 CC2430 整合用在 體系的定時 和時鐘功用是有 4 個振蕩器：一只 16MHz RC 振蕩器，一只 32MHz 晶體振蕩器，一只備選的晶振，其頻率為 CC2430 同時整合了用戶可以自定義應用的外接設備。一只 AES 協(xié)處理儀器被整合成于 CC2430 內(nèi)部，用于維護 MAC 安全 和可靠運轉(zhuǎn)，可得到最少的對微控制器的占有。 共有 18 個 中斷源 是由 中斷控制器來提供中斷服務，這些中斷源中的每一個中斷源都被賦予了 4 個 中斷優(yōu)先級 其中的一個。其中 21 個普通 I/O 接口的按需分配和穩(wěn)定控制由 I/O 控制器來控制。 CC2430 共有用于 定時的器件 四只： 一只 MAC 定時儀 ，是 16位的，用來對 MAC層供給定時幫助及對 CSMACA供給定時幫助。一只普通 16 位和兩只 8 位 定時器 ，可支持通常的定時 /計數(shù)功能。 為了網(wǎng)絡和應用操作的帶寬的更好處理， CC2430 集合成了大量的對定時要求比較苛刻的一連串 MAC 協(xié)定，用于減小微型控制器的責任。 CC2430 接收儀器的布局是低 中頻 率 的 布局，收到無線信號經(jīng)處理后變?yōu)?MHz 中頻率的信號 。經(jīng)過放大、濾波和 A/D 轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換后的 中頻的信號 轉(zhuǎn) 變?yōu)閿?shù)字的信號。設置過濾儀模擬合成路線可以發(fā)揮作用，在 ISM 頻段的區(qū)域不同的系統(tǒng)具有相對高的相容性 [4]。 在樣式處于發(fā)射樣式情況時，按照 IEEE 的標準來實現(xiàn)位與調(diào)制的映射目的。按照數(shù)字的方法來實現(xiàn)調(diào)制。通過基帶信號的 D / A轉(zhuǎn)換器調(diào)制，然后通過單邊帶調(diào)制器的低通濾波器和直接轉(zhuǎn)換為射頻信號。最后，高頻信號放大，通過功率放大器實現(xiàn)設計水平。 輸入和輸出接口是獨立的，他們有兩種常見的引腳。在芯片電路結構的天線是由一個平衡 /非平衡和少量的電容和電感，平衡的天線，如折疊偶極子天線也 能實現(xiàn)其功能。頻率合成器 是整合在板子上的 ，能夠除去外部振蕩器和濾波器。集成在晶片內(nèi)的電容壓控振蕩器運行在本地的振蕩頻率范圍內(nèi)，而且還配有 二分頻的電路 結構 ， 目的是使 振蕩信號維持 上， 下變頻整體混頻器運行。 在 CC2420 芯片的基礎上設計的 CC2430 芯片，集合成了 ZigBee 射頻端、內(nèi)部存儲器和微小控制處理器是在一個處理芯片內(nèi)。它使用 1
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