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正文內(nèi)容

計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)基于zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的智能公交站牌系統(tǒng)(編輯修改稿)

2025-01-08 15:16 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開(kāi)發(fā)的UPTECHPXA270S 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及觸摸液晶屏;IC卡查詢(xún)模塊使用的硬件是射頻卡RC500;報(bào)站系統(tǒng)模塊使用的硬件是ZigBee CC2430蜂舞套件。 開(kāi)發(fā)平臺(tái)PXA270 本次項(xiàng)目的設(shè)計(jì)使用的硬件平臺(tái)是由北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司開(kāi)發(fā)的UPTECHPXA270S 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。UPTECHPXA270S 是基于Intel XSCALE 架構(gòu)最新的PXA270 嵌入式微處理器。PXA270 最高主頻可達(dá)624MHz,加入了Wireless MMX 技術(shù),大大提升了多媒體處理能力;同時(shí)PXA270 還加入了Intel SpeedStep 動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù),在保證CPU 性能的情況下,最大限度地降低移動(dòng)設(shè)備功耗。PXA270可以廣泛應(yīng)用于PDA、智能手機(jī)、PMP 產(chǎn)品中。該平臺(tái)主要是面向計(jì)算機(jī)、軟件專(zhuān)業(yè)的高端平臺(tái),微處理器主頻穩(wěn)定運(yùn)行在520MHz,采用1313mm VFBGA 封裝,內(nèi)部集成iwmmx 指令,加速處理器對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的 處理速度。可運(yùn)行Linux 和Linux 內(nèi)核,支持QT/E、miniGUI 等嵌入式圖形界面,提供完整的驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用程序。既適合作為計(jì)算機(jī)、軟件等專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)嵌入式軟件課程的教學(xué)平臺(tái),又適合廣大從事PMP、PDA、智能手機(jī)的廠商和科研單位作為參考設(shè)計(jì)平臺(tái)。270 核心板 CPUSDRAMNsnd FLASHNor FLASH總線隔離驅(qū)動(dòng)電路觸摸屏接口VGA輸出1024*768 TFT 16bitLCD 液晶屏IC卡模塊LCD雙10/100網(wǎng)卡RJ45接口zigbee模塊RTC實(shí)時(shí)鐘IICUSB DEVICEUSB HOST4 端口 USB HUBDUSBHUSB圖41 以PXA270為核心的系統(tǒng)架構(gòu) 觸摸液晶屏 接在PXA270開(kāi)發(fā)板上的觸摸液晶屏,如圖: 圖42 15寸觸摸液晶屏圖 Zigbee CC2430ZigBee CC2430是TI/ ,利用此芯片開(kāi)發(fā)的無(wú)線通信設(shè)備支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250 kbit/s可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。CC2430的主要性能參數(shù)如下: (1)工作頻帶范圍:~ 5 GHz; (2); (3)數(shù)據(jù)速率達(dá)250 kbit/s碼片速率達(dá)2 MChip/s; (4)采用oQPSK調(diào)制方式;(5)超低電流消耗(RX:,TX:)高接收靈敏度(99 dBm); (6)抗鄰頻道干擾能力強(qiáng)(39 dB); (7)內(nèi)部集成有VCO、LNA、PA以及電源整流器 采用低電壓供電(~); (8)輸出功率編程可控; (9) 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); (10)與控制微處理器的接口配置容易(4總線SPI接口); (11)采用QLP48封裝,外形尺寸只有77mm。CC2430只需要極少的外圍元器件,它的外圍電路包括晶振時(shí)鐘電路、射頻輸入/輸出匹配電路和微控制器接口電路3個(gè)部分。 下面是蜂舞Zigbee CC2430套件通訊模塊:圖43 蜂舞Zigbee CC2430套件 射頻IC卡RC500Philips公司的MF 。該讀卡IC系列利用先進(jìn)的調(diào)制和解調(diào)概念。MF RC500支持ISO14443A所有的層,內(nèi)部的發(fā)送器部分不需要增加有源電路就能夠直接驅(qū)動(dòng)操作近距離的天線(可達(dá)100mm);接收器部分提供一個(gè)堅(jiān)固而有效的解調(diào)和解碼電路,用于ISO14443兼容的應(yīng)答器信號(hào);數(shù)字部分處理ISO14443A幀和錯(cuò)誤檢測(cè)(奇偶amp。CRC)。此外,它還支持快速CRYPTOI加密算法,用于驗(yàn)證Mifare系列產(chǎn)品。方便的并行接口可直接連接到任何8位微處理器,給讀卡器/終端的設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。MF RC500可方便的用于各種基于ISO/IEC 14443A標(biāo)準(zhǔn)并且要求低成本、小尺寸、高性能以及單電源的非接觸式通信的應(yīng)用場(chǎng)合。MF RC500內(nèi)部包括并行微控制器接口、雙向。FIFO緩沖區(qū)、中斷、數(shù)據(jù)處理單元、狀態(tài)控制單元、安全和密碼控制單元、模擬電路接口及天線接口。MF RC500的外部接口包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線(包含讀寫(xiě)信號(hào)和中斷等)和電源等。MF RC500的并行微控制器接口自動(dòng)檢測(cè)連接的8位并行接口的類(lèi)型。它包含一個(gè)易用的雙向FIFO緩沖區(qū)和一個(gè)可配置的中斷輸出,為連接各種MCU提供了很大的靈活性。即使采用成本非常低的器件也能滿足高速非接觸式通信的要求。數(shù)據(jù)處理部分執(zhí)行數(shù)據(jù)的并行—串行轉(zhuǎn)換。支持的幀包括CRC和奇偶校驗(yàn)。MF RC500以完全透明的模式進(jìn)行操作.因而支持IS014443A的所有層。狀態(tài)和控制部分允許對(duì)器件進(jìn)行配置以適應(yīng)環(huán)境的影響,并將性能調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)。當(dāng)與Mifare Standard和Mifare通信時(shí),使用高速CRYPTOI流密碼單元和一個(gè)可靠的非易失性密匙存儲(chǔ)器。模擬電路包含一個(gè)具有阻抗非常低的橋驅(qū)動(dòng)器輸出的發(fā)送部分。這使得最大操作距離可達(dá)100 mm,接收器可以檢測(cè)到并解碼非常弱的應(yīng)答信號(hào)。射頻模塊圖:圖44 RC500芯片圖5 軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括整個(gè)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及各功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)。 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下: linux操作系統(tǒng)底層的搭建linux內(nèi)核的裁減,編譯,移植根據(jù)目標(biāo)硬件平臺(tái)編寫(xiě)驅(qū)動(dòng),整合進(jìn)內(nèi)核當(dāng)中并編譯USB/觸摸屏驅(qū)動(dòng)使用Qt4編程,借助Qt相關(guān)工具以及SQLite3編寫(xiě)應(yīng)用層軟件程序用戶主界面視頻播放器應(yīng)用程序數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)用程序報(bào)站系統(tǒng)應(yīng)用程序Zigbee、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等天氣預(yù)報(bào)應(yīng)用程序圖片瀏覽程序圖51 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖用戶界面用戶界面,包括主界面和子模塊界面用Qt Designer來(lái)設(shè)計(jì),Qt Designer 有很強(qiáng)大的GUI控件編輯功能,是專(zhuān)門(mén)針對(duì)GUI設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的,可以比較容易的設(shè)計(jì)出精美的界面出來(lái)。其中,對(duì)于各個(gè)模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)流程將如下節(jié)詳述。 公交查詢(xún)流程設(shè)計(jì)本項(xiàng)目通過(guò)嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)SQLite3實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù),通過(guò)創(chuàng)建站點(diǎn),路線,價(jià)格三個(gè)表,可以實(shí)現(xiàn)添加數(shù)據(jù),查詢(xún)數(shù)據(jù),修改數(shù)據(jù),刪除數(shù)據(jù),來(lái)實(shí)現(xiàn)公交查詢(xún)功能。本項(xiàng)目通過(guò)界面進(jìn)入公交查詢(xún),然后在界面上通過(guò)選擇查詢(xún)方式,選擇然后通過(guò)下拉菜單選擇信息,根據(jù)所選擇的信息執(zhí)行SQL語(yǔ)句后跟數(shù)據(jù)庫(kù)里的信息相比較,其所對(duì)應(yīng)的一行信息就是得到的結(jié)果。流程圖如下:開(kāi)始公交查詢(xún)表達(dá)式=常量表達(dá)式1路線查詢(xún)BREAK站點(diǎn)查詢(xún)路線換乘查詢(xún)BREAK表達(dá)式=常量表達(dá)式4表達(dá)式=常量表達(dá)式5表達(dá)式=常量表達(dá)式3旅游景點(diǎn)查詢(xún)企業(yè)名稱(chēng)查詢(xún)BREAKBREAKBREAK表達(dá)式=常量表達(dá)式2YNYYYNNNYN圖52 公交查詢(xún)系統(tǒng)流程圖 Zigbee應(yīng)用Zigbee的基礎(chǔ)是IEEE ,但I(xiàn)EEE僅處理低級(jí)MAC層和物理層協(xié)議,因此Zigbee聯(lián)盟擴(kuò)展了IEEE,對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。Zigbee是一種新興的短距離、低速率的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。主要用于近距離無(wú)線連接。它有自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過(guò)無(wú)線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器,所以它們的通信效率非常高。Zigbee是一個(gè)由可多到65000個(gè)無(wú)線數(shù)傳模塊組成的一個(gè)無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),十分類(lèi)似現(xiàn)有的移動(dòng)通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng),每一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類(lèi)似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基站,在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi),它們之間可以進(jìn)行相互通信;每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米,到擴(kuò)展后的幾百米,甚至幾公里;另外整個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡(luò)連接。通常,符合如下條件之一的應(yīng)用,就可以考慮采用Zigbee技術(shù)做無(wú)線傳輸:需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點(diǎn)多;要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大,而要求設(shè)備成本低;要求數(shù)據(jù)傳輸可性高,安全性高;設(shè)備體積很小,不便放置較大的充電電池或者電源模塊;電池供電;地形復(fù)雜,監(jiān)測(cè)點(diǎn)多,需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋;現(xiàn)有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū);使用現(xiàn)存移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪b測(cè)遙控系統(tǒng);使用GPS效果差,或成本太高的局部區(qū)域移動(dòng)目標(biāo)的定位應(yīng)用。值得注意的是,在已經(jīng)發(fā)布的ZIGBEE ,具體協(xié)議由協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)。本項(xiàng)目具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下:通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)通信。在平臺(tái)上連接一個(gè)Zigbee CC2430套件,在公車(chē)上連接一個(gè)Zigbee CC2430套件,而且在每個(gè)公交站點(diǎn)都設(shè)置一個(gè)網(wǎng)點(diǎn),公車(chē)每到一個(gè)站就發(fā)送信號(hào)到站點(diǎn)所設(shè)置網(wǎng)點(diǎn),把數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)胶笈_(tái),系統(tǒng)把接收到得數(shù)據(jù)不斷更新公車(chē)所到位置。本項(xiàng)目不僅搞站牌系統(tǒng),也通過(guò)Zigbee CC2430套件做了一個(gè)公車(chē)報(bào)站系統(tǒng),將兩系統(tǒng)連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的公交站牌報(bào)站系統(tǒng)。所以本項(xiàng)目在公車(chē)報(bào)站系統(tǒng)裝上Zigbee CC2430套件,通過(guò)發(fā)送信號(hào),站牌系統(tǒng)就接受信號(hào)顯示需要的信息。實(shí)現(xiàn)文件傳輸。并且在公車(chē)將要到站的時(shí)候,站牌系統(tǒng)會(huì)發(fā)送信號(hào)到公車(chē)上,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)站。此通信是雙工通信。 IC卡應(yīng)用本項(xiàng)目用RC500當(dāng)IC射頻卡,通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序得到信號(hào),當(dāng)把IC卡移到RC500感應(yīng)區(qū)里,信號(hào)將會(huì)發(fā)送,IC卡里面的數(shù)據(jù)將傳送到RC500里,然后通過(guò)串口將數(shù)據(jù)傳送到本系統(tǒng)里顯示出來(lái)。實(shí)現(xiàn)IC卡余額查詢(xún)。流程圖如下:開(kāi) 始系統(tǒng)初始化裝載密碼有卡進(jìn)入卡合法讀寫(xiě)卡操作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有鍵按下按鍵處理上位機(jī)命令數(shù)據(jù)包發(fā)送顯示驅(qū)動(dòng)時(shí)基生成YNYYYNNN圖53 IC卡余額查詢(xún)流程圖 視頻播放設(shè)計(jì)本項(xiàng)目的視頻播放是通過(guò)Mplayer解碼器來(lái)解壓。圖54 視頻播放系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)計(jì)本項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)連接主用通過(guò)調(diào)用WebKit類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)。WebKit 是一個(gè)開(kāi)源瀏覽器網(wǎng)頁(yè)排版引擎,與之相應(yīng)的引擎有Gecko(Mozilla,F(xiàn)irefox 等使用的排版引擎)和Trident(也稱(chēng)為MSHTML,IE 使用的排版引擎)。同時(shí)WebKit 也是蘋(píng)果Mac OS X 系統(tǒng)引擎框架版本的名稱(chēng),主要用于Safari,Dashboard,Mail 和其他一些Mac OS X 程序。WebKit 所包含的 WebCore 排版引擎和 JSCore 引擎來(lái)自于 KDE 的 KHTML 和 KJS,當(dāng)年蘋(píng)果比較了 Gecko 和 KHTML 后,仍然選擇了后者,就因?yàn)樗鼡碛星逦脑创a結(jié)構(gòu)、極快的渲染速度。Webkit是蘋(píng)果公司自己的內(nèi)核,也是蘋(píng)果的Safari瀏覽器使用的內(nèi)核。 Webkit引擎包含WebCore排版引擎及JavascrīptCore解析引擎,均是從KDE的KHTML及KJS引擎衍生而來(lái),它們都是自由軟件,在GPL條約下授權(quán),同時(shí)支持BSD系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。所以Webkit也是自由軟件,同時(shí)開(kāi)放源代碼。QT內(nèi)部包含有調(diào)用Webkit引擎的API,以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)瀏覽。本系統(tǒng)中調(diào)用webkit時(shí)主要的信號(hào):webView = new QWebView。建立一個(gè)繼承QwebView類(lèi)的對(duì)象;webPage = webViewpage()。webview對(duì)象顯示頁(yè)面的變量。本項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)主要運(yùn)用于天氣預(yù)報(bào)功能。 旅游導(dǎo)航流程設(shè)計(jì)旅游導(dǎo)航模塊可分成查詢(xún)游覽美景、美食、高校和酒店四個(gè)子模塊,來(lái)介紹當(dāng)?shù)氐穆糜涡畔⒑椭改?,方便游客出行參考,并有圖片瀏覽的功能查看美圖。開(kāi)始旅游導(dǎo)航表達(dá)式=常量表達(dá)式1景點(diǎn)搜尋BREAK美食搜尋珠海高校BREAK表達(dá)式=常量表達(dá)式4表達(dá)式=常量表達(dá)式3酒店查詢(xún)BREAKBREAK表達(dá)式=常量表達(dá)式2NYNNYNYY圖55 旅游導(dǎo)航流程圖 圖片瀏覽功能設(shè)計(jì)此部分的開(kāi)發(fā)就涉及到了Qt 4中2D的繪圖系統(tǒng)。它由三個(gè)主要的類(lèi)支撐起整個(gè)框架:QPainter,QPaintDevice和QPainterEngine。QPainter 用來(lái)執(zhí)行具體的繪圖相關(guān)操作,QPaintDevice是用來(lái)繪圖的繪圖設(shè)備。QpaintEngine類(lèi)提供了不同類(lèi)型設(shè)備的接口,它對(duì)程序員不透
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