【導(dǎo)讀】Zigbee技術(shù)是一種短距離、低速率、低功耗、低成本和可靠性高的無(wú)線(xiàn)通信技。線(xiàn)通訊市場(chǎng)的空缺，其應(yīng)用前景被十分看好。目前已有的傳感器技術(shù)，提出了用于采集溫室環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案。Zigbee無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)構(gòu)建一個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)和上位機(jī)監(jiān)測(cè)平臺(tái)組成。系統(tǒng)采用樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)加入該網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)。境檢測(cè)和控制當(dāng)中，避免了有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的布線(xiàn)問(wèn)題和成本問(wèn)題。

　　

【正文】 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 。 ⑦ 不銹鋼保護(hù)管直徑 Φ6。 ⑧ 適用于 DN15~25, DN40~DN250 各種介質(zhì)工業(yè)管道和狹小空間設(shè)備測(cè)溫 。 ⑨ 標(biāo)準(zhǔn)安裝螺紋 M10X1, , G1/2”任選 。 ⑩ PVC 電纜直接出線(xiàn)或德式球型接線(xiàn)盒出線(xiàn) ,便于與其它電器設(shè)備連接。 圖 33 溫度傳感器電路原理圖 光照傳感器 不區(qū)分光源數(shù)字型環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器 BH1750FVI 是日本 RHOM 株式會(huì)社近些年推出的一種兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)接口的集成電路，可以根據(jù)手機(jī)的光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，其具有 1~65535lx 的高分辨率，可支持較大范圍的光照強(qiáng)度變化。 外部光照被接近人眼 反應(yīng)的高精度光敏二極管 PD 探測(cè)到后，通過(guò)集成運(yùn)算放大齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 器將 PD 電流轉(zhuǎn)換為 PD 電壓，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲取 16 位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)， [16]然后被邏輯和IC 界面進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)。 OSC 為內(nèi)部的振蕩器提供內(nèi)部邏輯時(shí)鐘，通過(guò)相應(yīng)的指令操作即可讀出內(nèi)部存儲(chǔ)的光照數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸使用標(biāo)準(zhǔn)的 IC 總線(xiàn)，按照時(shí)序要求操作起來(lái)也非常方便。光照傳感器電路原理圖如圖 34 所示。 圖 34 光照傳感器電路原理圖 雨滴傳感器 雨滴傳感器又叫雨滴檢測(cè)傳感器，用于檢測(cè)是否下雨及雨量的大小，廣泛用于汽車(chē)自動(dòng)刮水系統(tǒng)、智能燈光系統(tǒng)和智能天窗 系統(tǒng)中。在雨滴傳感刮水系統(tǒng)中，用雨滴檢測(cè)傳感器檢測(cè)出雨量，并利用控制器將檢測(cè)出的信號(hào)進(jìn)行變換，根據(jù)變換后的信號(hào)自動(dòng)地按雨量設(shè)定刮水器的間歇時(shí)間， [17]以便隨時(shí)控制刮水器電動(dòng)機(jī) 。在汽車(chē)智能燈光系統(tǒng)中檢測(cè)車(chē)輛行駛的環(huán)境，自動(dòng)調(diào)整燈光模式，提高車(chē)輛在惡劣環(huán)境下行駛的安全性 。在智能天窗系統(tǒng)中傳感器一旦檢測(cè)到下雨，會(huì)自動(dòng)關(guān)閉天窗。 雨滴傳感器電路原理圖如圖 35 所示。 圖 35 雨滴傳感器電路原理圖 智能溫室的串口通信模塊 微控制器通過(guò) RS232 與上位機(jī)通信。串口芯片選擇 MAX232， MAX232 配備專(zhuān) 有的低漏失電壓發(fā)射器輸出狀態(tài)，通過(guò)雙電荷泵，在 至 供壓下，表現(xiàn)出真正的 RS232 協(xié)議器件性能，這些器件只需 4 個(gè) 的外部小電容， [18]用于電荷泵。齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 20 發(fā)光二極管 TXLED， RXLED 用來(lái)觀察 MAX232 工作是否正常，是否會(huì)有數(shù)據(jù)通過(guò)該模塊。 對(duì)于終端節(jié)點(diǎn)，微控制器與 232 之間采用標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS 協(xié)議進(jìn)行通訊， 用于設(shè)置終端節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)參數(shù)。對(duì)于中心節(jié)點(diǎn)，微控制器將無(wú)線(xiàn)模塊接收到的數(shù)據(jù)通過(guò) 232傳到上位機(jī)軟件顯示。 系統(tǒng)的 LCD 顯示模塊 LCD12864 顯示模塊 LCD12864 是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè) 5X7 點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用。其顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行，每行 16 個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。采用標(biāo)準(zhǔn)的 12 腳接口，其中第 1 腳： VSS 為電源地；第 2 腳： VCC 接 5V 電源正極；第 3 腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱， [19]接地電源時(shí)對(duì)比度最高；第 4腳： RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器 、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器；第5 腳： RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作；第 6 腳：E(或 EN)端為使能 (enable)端 ,高電平（ 1）時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令；第 7～ 11腳：為 8 位雙向數(shù)據(jù)端三態(tài)數(shù)據(jù)線(xiàn)；第 11～ 12 腳：空腳或背燈電源。 11 腳背光正極，12 腳背光負(fù)極。 LCD12864 管腳接口圖如圖 36 所示。 LCD12864 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 圖 36 LCD12864 管腳接口圖 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 21 LCD12864 顯示模塊電路圖 忙標(biāo)志位 BF：忙標(biāo)志位 BF=1 時(shí)，表明模塊正在進(jìn)行內(nèi)部操作，此時(shí)不接受任何外部指令和數(shù)據(jù)。當(dāng) RS=0、 R/W=1 且 E 為高電平時(shí)， BF 輸出到 DB7。地址計(jì)數(shù)器（ AC）：地址計(jì)數(shù)器是 DDRAM 或 CGRAM 的地址指針。 AC 具有自動(dòng)加 1 或減 1 的功能。字符液晶顯示模塊組件內(nèi)部主要有 LCD 顯示屏、控制器、驅(qū)動(dòng)器和 偏壓電路構(gòu)成。控制器主要由指令寄存器 IR、數(shù)據(jù)寄存器 DR、忙標(biāo)識(shí) BF、地址計(jì)數(shù)器 AC、 DDRAM、CGRAM 及時(shí)序發(fā)生電路組成。顯示數(shù)據(jù)寄存器（ DDRAM）： DDRAM 存儲(chǔ)器顯示字符的字符碼，其容量的大小決定模塊最多可顯示的字符數(shù)目。 [20]字符發(fā)生器 ROM：在 CGROM 中，模塊已經(jīng)以 8 位二進(jìn)制數(shù)的形式，生成了 5 8 的點(diǎn)陣的字符字模組字符字膜。字符發(fā)生器 RAM：在 CGRAM 中，用戶(hù)可以生成自定義圖形字符的字模組，可以生成 5 8 點(diǎn)陣的字符字膜 8 組，相對(duì)應(yīng)的字符碼從 CGROM 的 00H0FFH范圍內(nèi)選擇。 LCD1602 顯示模塊電路圖如圖 37 所示。 圖 37 LCD12864 電路圖 LCD12864 初始化子程序流程圖 首先，設(shè)定 LCD 的寫(xiě)入和讀出都為了 0。寫(xiě)入命里 0 38，設(shè)置顯示模式為 162 顯示， 5 7 點(diǎn)陣， 8 位數(shù)據(jù)接口，其次，寫(xiě)入本次初始化的命令 0x0c，打開(kāi)顯示開(kāi)關(guān)，關(guān)閉光標(biāo)，關(guān)閉閃爍，然后，寫(xiě)入第二個(gè)命令 0x06,顯示模式設(shè)置：光標(biāo)右移，字符不移，最后寫(xiě)入 0x01,進(jìn)行清平指令。流程圖如圖 37 所示。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 22 圖 37 LCD 初始化子程序流程圖 系統(tǒng)的供電模塊 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)一般 應(yīng)具有移動(dòng)性，所以節(jié)點(diǎn)大多數(shù)需要采用電池供電，從上面各章節(jié)可以看出，在硬件元器件的選取中，已經(jīng)考慮到了盡量降低系統(tǒng)的功耗，各個(gè)模塊的供電電壓都比較低，綜合比較，可以采用 2 節(jié) 的堿性電池進(jìn)行供電。 由于仿真器可以提供穩(wěn)定的電壓，也可以選擇匹配電源。在電源模塊的設(shè)計(jì)時(shí)，采用開(kāi)關(guān)選擇是否選用外接電池供電或者電腦供電， [21]這樣可以在調(diào)試和燒寫(xiě)程序的時(shí)候采用電腦供電，保持電壓的穩(wěn)定，在應(yīng)用時(shí)采用電池供電。這樣即可以簡(jiǎn)化電源電路的設(shè)計(jì)，又可以保證調(diào)試的正常進(jìn)行。而協(xié)調(diào)器的電源則是應(yīng)用 USB 供電或者交流電供電， 如圖 36 所示。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 圖 36 供電模塊電路原理圖 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 24 第 4章 系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) STC12C5A60S2 系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列點(diǎn)偏激是 STC 生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期（ IT）的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，單速度快 812 倍。內(nèi)部集成 MAX810 專(zhuān)用復(fù)位電路， [22]2 路 PWM， 8 路高速 10 位A/D 轉(zhuǎn)換（ 250K/S，即 25 萬(wàn)次 /秒），針對(duì)電機(jī)控制 ，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) STC12C5A60S2 系列單片機(jī)是一款優(yōu)秀的單片機(jī)。 STC12C5A60S2 單片機(jī)中包含中央處理器（ CPU）、程序存儲(chǔ)器（ Flash）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ SRAM）、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、UART 串口、串口 I/O 接口、高速 A/D 轉(zhuǎn)換、 SPI 接口、 PCA、看門(mén)狗及片內(nèi) R/C振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱(chēng)得上一個(gè)片上系統(tǒng)。 節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)流程與開(kāi)發(fā)平臺(tái) CC2530 簡(jiǎn)介： ZigBee 是基于 無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)研制開(kāi)發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。 ZigBee 的技術(shù)特性決定它將是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的最好選擇，廣泛用于物聯(lián)網(wǎng)，自動(dòng)控制和監(jiān)視等諸多領(lǐng)域。以美國(guó) Ti 公司 CC2430/CC2530 芯片為代表的 Zigbee SOC 解決方案在國(guó)內(nèi)高校企業(yè)掀起了一股 Zigbee 技術(shù)應(yīng)用的熱潮。CC2430/CC2530 集成了 51 單片機(jī)內(nèi)核，相比于眾多的 Zigbee 芯片， CC2430/CC2530頗受青睞。 TI 開(kāi)發(fā)套件由專(zhuān)業(yè)人士精心設(shè)計(jì)，具有基于 2020/2020/2020/PRO 協(xié)議棧的開(kāi)發(fā)模板、完整的原理圖及例程源碼。 針對(duì) CC2430/CC2530 芯片的 Zigbee 開(kāi)發(fā)套件可與 IAR for MCS51 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境無(wú)縫連接，操作方便、連接方便、簡(jiǎn)單易學(xué)，是學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā) Zigbee 產(chǎn)品最好最實(shí)用的開(kāi)發(fā)工具。通過(guò) USB 接口連接電腦，具有代碼高速下載，在線(xiàn)調(diào)試，斷點(diǎn)、單步、變量觀察，寄存器觀察等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì) CC2430/CC2530系列無(wú)線(xiàn)單片機(jī)實(shí)時(shí)在線(xiàn)仿真、調(diào)試。該開(kāi)發(fā)套件模板能夠協(xié)助初學(xué) 者和設(shè)計(jì)人員快速評(píng)估及進(jìn)行多種 Zigbee 應(yīng)用開(kāi)發(fā)，熟悉掌握硬件原理和協(xié)議棧。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 25 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì) 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的建立，指令的發(fā)送，數(shù)據(jù)的接收、轉(zhuǎn)發(fā)，與PC 通信。同時(shí)，為了方便用戶(hù)使用，控制中心節(jié)點(diǎn)也可以單獨(dú)作使用，直接通過(guò) LCD顯示屏觀察監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。因此，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的軟件主要由以下幾個(gè)模塊組成： Zigbee 數(shù)據(jù)收發(fā)模塊 此模塊的協(xié)議棧代碼是 TI 公司提供的，其符合 協(xié)議，下面分別是無(wú)線(xiàn)發(fā)收函數(shù)的程序。 include include unsigned char zigbee_buf[16]。 函數(shù)功能：從 zigbee 模塊中獲取數(shù)據(jù) 入口函數(shù)： 返回參數(shù)：從模塊的短地址 /******************************************************************/ unsigned int Zigbee_GetData_chn1(void){ uint8_t i,flg。 uint16_t addr=0。 flg=1。 while(flg) { for(i=0。i63。i++) { if(uart1_buf[i]==0x3a ) { //找到第一路數(shù)據(jù)包一幀數(shù)據(jù) delay_ms(5)。 addr = 0x01。 zigbee_buf[0]= uart1_buf[i+1]。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 zigbee_buf[1]= uart1_buf[i+2]。 zigbee_buf[2]= uart1_buf[i+3]。 zigbee_buf[3]= uart1_buf[i+4]。 flg =0。 uart1_clrbuf()。 break。 } } } return addr。 } /****************************************************************** 函數(shù)功能：從 zigbee 模塊中獲取數(shù)據(jù) 入口函數(shù)： 返回參數(shù)：從模塊的短地址 /******************************************************************/ unsigned int Zigbee_GetData_chn2(void){ uint8_t i,startposi,flg。 uint16_t addr=0。 flg=1。 while(flg) { for(i=0。i63。i++) { if(uart1_buf[i]==0x3b) { //找到第一路數(shù)據(jù)包一幀數(shù)據(jù) delay_ms(6)。 addr = 0x02。 zigbee_buf[0]= uart1_buf[i+1]。 zigbee_buf[1]= uart1_buf[i+2]。 uart1_clrbuf()。 flg =0。 break。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 27 }