【文章內容簡介】 進行調制，調制頻率要根據(jù) PYS3228TC 能來決定。 PYS3228TC 。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 10 圖 24 光源調制電路與 PYS3228TC 從圖 24中可以看出光源調制頻率在 1HZ間響應最大。根據(jù)這一點我們設計一個頻率為 ，低電平大于等于 0V，高電平小于等于 選擇熱光源，這里選擇 IRL715。 IRL715紅外光源是一種白熾燈，屬于熱輻射型光源，最大直徑 、額定工作電壓為 5 V、額定電流為 115mA、額定功率 、輻射強度 MSCP、反應時間常數(shù)是 290ms、波長從可見光到 5pm，適合 碳氫 等氣體的檢測。IRL715紅外光源具有高可靠性，輸出光波穩(wěn)定，反應時間常數(shù)較短，可進行低頻電調制，壽命長，工作在 5伏電壓下，可達 40000小時。 這里我們 采用 NE555無穩(wěn)態(tài)應用電路。其頻率和占空比靠外接 R R 和 C來決定。 周期如式 21。 T=(R1+R2)C ln2 （ 21） 電路原理如圖 25。 NE555是一個能產生精度定時脈沖的高穩(wěn)度控制器。 其特點有，只需要簡單的電阻器，電容器，即可完成特定的振蕩延時作用。其延時范圍及廣，可由幾微秒至幾小時之久。 它的操作電源范圍極大，可與 TTL,CMOS等邏輯閘配合，其輸出端供給電流大，可直接推動自動控制負載， 它的 精度高，溫度穩(wěn)定度佳，且價格便宜。供應電壓 。供應電流 3mA6mA,輸出電流 225mA。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 11 圖 25 555定時器無穩(wěn)態(tài)工作方式 光源調制電路如圖 26。 其中用了 IRF540作為光源狀態(tài)變換的控制器。 IRF540是一個 MOS型場效應管兒，具有導通電阻小，開關速度快的優(yōu)點，為實現(xiàn)紅外光源狀態(tài)速速轉變提供了條件。多諧振蕩器控制場效應管 IRF540的通斷，當其輸出高電平時，IRF540導通；當其輸出低電平時， IRF540截止，控制紅外光源狀態(tài)的切換。通過調整R3來控制紅外光源兩端的電壓，使其滿足要求。 圖 26 光源調制電路 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 12 放大電路的設計 熱釋電探測器的原始輸出信號為幾個毫伏，為了提高測量精度，需要對該信號進行放大和濾波。圖 27是測量信號和參考信號的放大濾波電路。因為有 測量信號和參考信號兩路信號，所以我們選用 LM358雙運算放大器。 LM358包括兩個獨立的，高增益，內部頻率補償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式。它的使用范圍包括傳感器，直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。電源電壓范圍 330V， 低功耗電流，適合用電池供電。 圖 27 信號放大濾波電路 其中 R4,R8為下拉電阻， C7,C11為隔直電容，濾除原始信號中的直流偏置電壓，R5,R9為平衡電阻使得放大器的正負輸入端的阻抗匹配，電容 C8,C12濾掉高次 諧波分量，通過調整 R7和 R11可以改變放大器增益，放大器增益由式（ 31） (32)表示。 A1=1+R7/R6 （ 31） A2=1+R11/R10 (32) 前面 所用 電路最終輸出的是模擬信號。要實現(xiàn)在計算機內的控制必須進 行 A/D轉 換 。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 13 CC2430芯片 本身帶有一個 14位的 A/D轉換器， 其結構如圖 28所示 。 圖 28 ADC框圖 CC2430的 ADC轉換位數(shù)可選，從 8位到 14位。 8個可獨立配置輸入通道。 CC2430芯片如圖 29所示： 當使用 A/D轉換時， P0口必須配置成 ADC輸入從而作為 8個 ADC輸入。電壓計算公式見式（ 33）。 電壓 =ADC/精度 *參考電壓 （ 33） 其中 ADC為轉換后 的值，精度為選擇位數(shù)， 選擇 14位轉換就為 2的 14次冪 ，這里選內部參考電壓 。 完成模 /數(shù)轉換結果直接送至內存（ DMA模式），不需要 CPU干涉。另：對需要的幾個管腳作簡單說明。 DVDD為 I/O管腳提供 ； DVDD_ADC為ADC的數(shù)字電路部分提供 。 其他管腳說明見 附錄。 選擇 任意 兩個 P0管腳進行輸入， 進行 A/D轉換并得出比值。 AVDD AIN67 AIN_7 INT 1..25 TMP SENSOR VDD/3 AIN0 SAIN17DSADAAN7AIN 量化 濾波器 時鐘以及時鐘控制器 輸入 參考電壓 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 14 404142434445464748 39 38 37123456789101112 2536353433323130292827262413 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23CC2430P1_7P2_0 DVDD P2_1 P2_2 P2_3DCOUPLP2_4AVDD_DREGDVDD_ADCAVDD_DGUARDAVDD_IF2AVDD_ADCAVDD_RF2AVDD_SWRF_NTXRX_SWITCHRF_PAVDD_RF1AVDD_PREVCO_GUAROAVDD_VCOAVDD_CHPAVDD_IFIRBIAS2RREG_OUTP1_6AVDD_RREQP1_5P1_3P1_4P1_2P1_1DVDDRESET_NP1_0P0_0P0_1RBIASIXOSC_Q1P0_4 P0_5 P0_6 P0_7 XOSC_Q2 AVDD_SOCP0_3P0_2 圖 29 CC2430芯片管腳圖 這里 選擇的是 8位轉換。根據(jù)式（ 33）所示， ADC最大值是 2的 8次冪，這里精度為2的 8次冪，參考電壓選為 ，所以對模擬電壓的最大 輸入 為 要求是 。 這里我們使用 IAR開發(fā)環(huán)境對 A/D轉換 進行 硬件 設置 。 IAR在第四章中將做介紹。下面是 CC2430ADC轉換的硬件配置 驅動 程序 （ ） 庫 。 // Reference voltage（參考電壓） : define ADC_REF_1_25_V 0x00 //選擇 define ADC_REF_P0_7 0x40 // 選擇 P0_7口輸入電壓為參考電壓 define ADC_REF_AVDD 0x80 // AVDD_SOC為參考電壓 define ADC_REF_P0_6_P0_7 0xC0 //外部對 AIN6 AIN7差分基準輸入 // Resolution (轉換精度 ): define ADC_8_BIT 0x00 // 選擇 8位轉換 define ADC_10_BIT 0x10 // 選擇 10位轉換 define ADC_12_BIT 0x20 // 選擇 12位 進行轉換 define ADC_14_BIT 0x30 // 選擇 14位進行轉換 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 15 // Input channel（輸入通道） : define ADC_AIN0 0x00 // P0_0端口 define ADC_AIN1 0x01 // P0_1端口 define ADC_AIN2 0x02 // P0_2端口 define ADC_AIN3 0x03 // P0_3端口 define ADC_AIN4 0x04 // P0_4端口 define ADC_AIN5 0x05 // P0_5端口 define ADC_AIN6 0x06 // P0_6端口 define ADC_AIN7 0x07 // P0_7端口 define ADC_GND 0x0C //接地端 define ADC_TEMP_SENS 0x0E // 片上溫度傳感器 define ADC_VDD_3 0x0F // 3V電壓 ADC采樣函數(shù)： ADC_SAMPLE_SINGLE() 這里我們選取 ADC_REF_1_25_V端口輸入電壓為參考電壓， 測量信號從 P0_2輸入到CC2430芯片，參考信號從 P0_3輸入到 CC2430中，采用 8位轉換器，進行 A/D轉換。得到比值，做是否超標的判斷，如果超標 ,喚醒 ZigBee系統(tǒng)，進行通信，如果沒有超標繼續(xù)循環(huán)， 其軟件流程圖見圖 210。 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 16 程序代碼如下： ADC (void) { unsigned char a,b,c。 while(true) { a= ADC_SAMPLE_SINGLE(ADC_REF_1_25_V,ADC_8_BIT,ADC_AIN2)。 b= ADC_SAMPLE_SINGLE(ADC_REF_1_25_V,ADC_8_BIT,ADC_AIN3)。 c=a/b。 if(c3456) { Break。 } else FASONG()。 } N Y 開始 測量信號 A/D 轉換 參考信號 A/D 轉換 兩路信號做比值 是否超標 喚醒 ZigBee 網絡 結束 內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 17 第三 章 ZigBee 無線網絡的組網 原理 無線自組織網絡 概述 長期以來無線網絡一直采用一種集中式模式，這種模式可能會造成瓶頸 、延時和故障單點。無線自組織網絡正在作為一種替代無線交換功能的技術興起，它通過采用格柵狀的拓撲結構，將智能性由交換機分散到接入點中，使節(jié)點或接入點無須經過中央交換機點就可相互通信，從而消除了集中的故障，并提供了 自愈和自我組織的功能。 狹義上的網狀網絡是指一種網絡拓撲結構，網絡中的設備 是通過網絡節(jié)點之間的眾多冗余鏈路互 相連接起來的。每個節(jié)點都與網絡中的另一個節(jié)點相連接，可直接連接，也可通過中間節(jié)點連接。無線自組織網絡（也稱“多跳”網絡）是以網狀網絡為拓撲結構，每個網絡節(jié)點為路由路徑，數(shù)據(jù)包根據(jù)路由協(xié)議在節(jié)點間以無線的方式傳送的交換式無線網絡。 從網絡拓撲結構上講，無線網狀 網可以被看做是無線版、微縮版的互聯(lián)網。互聯(lián)網呈現(xiàn)的是網狀網的拓撲結構，而無線自組織網狀網又把互聯(lián)網的信形式延伸到了無線領域。拓撲結構如同一張網。在傳統(tǒng)的星狀拓撲結構中，許多外圍節(jié)點連接到中心節(jié)點。不過在無線自組織網狀網中，節(jié)點之間彼此相連。 不過 無線自組織 網狀網絡當中，節(jié)點之間彼此相連。如果無線自組織網狀網絡中的節(jié)點要傳送信息，數(shù)據(jù)包就會從一個節(jié)點跳到另一個節(jié)點，知道最終達到目的地。 傳輸?shù)木唧w步驟如下： （ 1） 一個新節(jié)點利用簡單的發(fā)現(xiàn)協(xié)議向網絡廣播自己的存在，加入到無線網絡中。 （ 2） 已有的節(jié)點認知這個新節(jié)點，并透明地重新配置和重新調整網絡來容納這個新節(jié)點。 （ 3） 在通信過程中，每個節(jié)點根據(jù)收到的信號強度，吞吐量、錯誤、時延，頻繁重新計算最佳路徑。 路由技術是移動節(jié)點通信的基礎，也是移動自組織網絡的關鍵技術之一。與一般的蜂窩無線網絡不同，移動自組織網絡個節(jié)點間的通信節(jié)點間通 過 多跳數(shù)據(jù)轉發(fā)機制進行數(shù)據(jù)交換需要專門的路由協(xié)議進行分組轉發(fā)操作。無線信道變化的不規(guī)則性、節(jié)內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書 18 點的移動、加入、退出等都會引起網絡拓撲結構的動態(tài)變化。 網絡拓撲結構 ZigBee是 一個個獨立的工作節(jié)點為依托，通過無線通信組成的星狀、樹狀或網狀網絡、每個節(jié)點的功能并非相同。為了降低成本，系統(tǒng)中大部分的節(jié)點為子節(jié)點，從網狀通信上， 它只是其功 能的一個子集，稱為半 功能設備（ RFD）。 而還有一些節(jié)點，負責與所有控制的子節(jié)點進行通信，匯集數(shù)據(jù)以及和發(fā)布控制，或起到通信路由的作用，稱之為全功能設備（ FFD） 。 每個網絡都有唯一的一個協(xié)調器，它相當于現(xiàn)在有線局域網中的服務器，具有對本網絡的管理能力。網絡中的全功能節(jié)點可作為路由器、協(xié)調器以及終端節(jié)點來使用