【導讀】近年來，隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)與無線通信技術(shù)的高速發(fā)展和廣泛應用，無線通訊網(wǎng)絡成為一個在國際上備受關(guān)注的前沿熱點的研究領域。技術(shù)百花爭艷，競爭非常的激烈，無線生活即將到來。速，但是這種苗頭已經(jīng)悄悄地成長起來。本文在各種無線通信中選取一種最具競爭力的藍牙技術(shù)與zigbee技術(shù)對比，在對比出雙方優(yōu)越性之后我們選取了zigbee協(xié)議作為我們畢業(yè)設計。定可靠，采用電池供電，操作非常方便，避免了繁瑣的拉線等操作。

　　

【正文】 470R5Res22KR7Res22KR9Res22KR8Res2470R2Res2GNDTEST 圖 36 AD 鍵盤 電路 該電路時通過按鍵后在采集點采集的電壓值不同來對應不同的按鍵編號的原理制作的，這樣的按鍵只需要一個 AD 采集接口，使用簡單方便，按鍵個數(shù)可以根據(jù)需要隨意增加，但是這種按鍵的弊端是在按鍵抖動比較厲害的時候，誤判率是比較高的，一般在按鍵上加一個去抖電容。在本設計中，由于按鍵的抖動比較 小 ，就沒有加去抖電容。 普通按鍵和復位按鍵的設計比較簡單，按鍵直接接地即可，電路如下洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 24 圖。 S2SWPBS4SWPB10KR3Res210KR6Res2GNDGNDBUTTONRST普通按鍵按鍵 1復位按鍵 圖 37 普通按鍵電路 溫度采集與報警設計 溫度采集電路 溫度傳感器我們采用單總線的 DS18B20，其硬件電路比較簡單，使用比較方便，而且讀取的溫度值非常準確，適用與一般環(huán)境下的溫度采集。其電路圖如下圖所示 GNDD0VDDU3DS18B20GND4K7R19Res2SENSOR溫度傳感器電路 圖 38 普通按鍵電路 該電路設計非常簡便，但是單總線的傳感器的時序一般都比較復雜，同樣 DS18B20 的時序是很復雜的，所以硬件的簡便必然要軟件區(qū)彌補 。 報警 電路 報警電路采用普通的蜂鳴器報警，蜂鳴器又分為兩種，一種是有源的一種是無源的，有源的頻率是 固定的，就是說有源的發(fā)聲是比較單一呆板洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 25 的，所以這里我們采用無源蜂鳴器，這樣報警的音調(diào)我們可以自己去控制，這樣報警的效果要好很多。蜂鳴器我們采用三極管直接驅(qū)動，這樣大大提高了報警的音量。報警電路如下圖所示 BUZZER1BUZZERQ3PNPGND10KR14Res2BUZZER報警電路 圖 39 報警 電路 其余電路的設計 串口調(diào)試電路的設計 如果設備作為協(xié)調(diào)器將用到串口與上位機通信，如果作為終端節(jié)點則要用到串口調(diào)試的功能，在 zstack 中也定義了串口調(diào)試的任務，所以串口電路的設計也是必不可少的 。電路圖如下所示 162738495CON2DB9R1 IN13R2 IN8T1IN11T2IN10GND15V+2V6VCC16R1OUT12R2OUT9T1OUT14T2OUT7C1+1C13C2+4C25U2MAX3232GNDC4CapC5CapC6CapC7CapGNDUART_TXUART_RXMAX_TXMAX_RXMAX_TXMAX_RX串口 圖 310 串口 電路 串口電路要注 意幾點，首先 DB9 的順序不能接錯，其次串口電平轉(zhuǎn)換有兩種形式，第一是 5V 的，此時電平轉(zhuǎn)換芯片要使用 MAX232，第二洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 26 是 的，此時電平轉(zhuǎn)換芯片要使用 MAX3232；再次，在使用電平轉(zhuǎn)換芯片的時候也有兩種可供選擇，第一就是 MAX 系列，這時 與芯片 V+管腳連接的電容的另一端要接 VCC，另一種是 SP 系列，此時與芯片 V+管腳連接的電容另一端要接地。 狀態(tài)指示燈 電路的設計 狀態(tài)指示燈的設計就比較簡單，但是也是不可少的，設備的啟動狀態(tài)，是否啟動成功，是否脫離網(wǎng)絡，是否綁定成功等等一些列的狀態(tài)信息都可以 通過指示燈的形式來顯示。其原理圖如下圖 Q1NPNQ2NPNGNDGNDD2LEDD3LED470R2Res21K5R9Res21K5R10Res2LED1 LED2LED 指示燈 圖 311 指示燈 電路 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 27 第 4 章 系統(tǒng)軟件的設計 軟件 部分總體介紹 軟件設計整體流程 本設計的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)選擇樹狀結(jié)構(gòu)，樹狀結(jié)構(gòu)必須有路由的加入，所以本設計的軟件部分設計分別要對協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點分別進行設計。終端節(jié)點負責采集當前的溫度數(shù)據(jù)在現(xiàn)場實時的顯示，并最終發(fā)送給協(xié)調(diào)器，在向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)的同時還要實時的接收協(xié)調(diào)器發(fā)送過來的溫度報警數(shù)據(jù)，并能夠超限報警。路由器只負責在終端節(jié)點和協(xié)調(diào)器之間的距離超過接收不到的情況下 轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點所發(fā)送的數(shù)據(jù)，起到一個中繼器的作用。 協(xié)調(diào)器在接收到終端節(jié)點發(fā)送過來的溫度數(shù)據(jù)后進行相應的處理，然后通過串口發(fā)送到 上位機顯示，對上位機發(fā)送來的報警溫度進行處理，然后分節(jié)點的發(fā)送給相應的節(jié)點報警。 下圖為整個系統(tǒng)的流程圖 圖 41 系統(tǒng) 整體 流程 從圖中可以看出，終端節(jié)點有兩種與協(xié)調(diào)器的通信方式，當終端節(jié)點洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 28 檢測到的協(xié)調(diào)器信號強度超過路由器時，將直接與協(xié)調(diào)器通信，相反如果檢測不到協(xié)調(diào)器的信號或者信號強度比路由節(jié)點的若，則通過路由節(jié)點將數(shù)據(jù)傳送給協(xié)調(diào)器。 在 TI 提供的 zstack 協(xié)議上，設備啟 動的過程都由協(xié)議棧本身做好，用戶只需指定其啟動身份即可。 網(wǎng)絡通道和 PAN ID 的選擇 Zigbee 工作在 ISM 頻段，其定義了兩個工作頻段，即 在頻段和868/915MHZ 頻段，在中國 Zigbee 工作在 頻段，該頻段有 16 個速率為 250kb/s 的信道， 該頻段在全球為通用的頻段，是免費的。 在 zstack 中給出了該頻段的 16 個通道，通道號為 1126，系統(tǒng)默認的位 11 通道，即 DDEFAULT_CHANLIST=0x00000800 // 11 0x0B。在設備啟動后 將掃描該頻段的通道，如果該通道可用，設備將在該通道內(nèi)建立網(wǎng)絡。 我們知道 zigbee 的一大優(yōu)勢就是能夠自由組網(wǎng)，但是如何保證每個網(wǎng)絡之間的傳輸不受其他網(wǎng)絡的干擾，網(wǎng)絡與網(wǎng)絡之間有時用什么來區(qū)分的，我的設備怎么保證只在我的網(wǎng)絡里活動？這里有一個很重要的概念PANID(person area work)即個人局域網(wǎng)的 ID 號，他是區(qū)分各個網(wǎng)絡的一個標號。該 PANID 的設置有兩種方式，第一就是 zstack 中給定的方式設置 DZDAPP_CONFIG_PAN_ID=0xFFFF，當設置 PANID 為 0xffff 時，協(xié)調(diào)器啟動后將根據(jù)自身的物理地址自動設置一個 PANID 號，此時如果路由和終端設備的 PANID 也設置為 0xffff 時將自動加入該協(xié)調(diào)器創(chuàng)建的網(wǎng)絡。但是這時會帶來一個弊端就是如果路由與終端在第一次啟動后如果發(fā)現(xiàn)有其他網(wǎng)絡而且信號強度比該網(wǎng)絡強他們將會加入另外一個網(wǎng)絡。 第二種就是 我 們 可 以 認 為 的 指 定 一 個 PANID 號 ， 例 如DZDAPP_CONFIG_PAN_ID=0x1234，此時協(xié)調(diào)器啟動后將掃描一定范圍內(nèi)是否已經(jīng)存在同樣的 PANID 號的網(wǎng)絡，若果存在則 PANID 號自動加 1創(chuàng)建一個新的網(wǎng)絡。但是此時要注 意的時，路由與終端要想加入該協(xié)調(diào)器創(chuàng)建的網(wǎng)絡必須人為的設置同樣的 PANID。本設計中我們?nèi)藶榈闹付ㄒ粋€洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 29 PANID 號，這樣的好處是， 保證路由和終端只能加入我指定的網(wǎng)絡。 開發(fā)環(huán)境的介紹 IAR Embedded Workbench 是一種用于開發(fā)應用各種不同的目標處理器的靈活的集成環(huán)境。它提供一個方便的窗口界面用于迅速的開發(fā)和調(diào)試。 Embedded Workbench 支持多種不同的目標處理器，使用項目模式組織應用程序。 第一次使用程序編寫調(diào)試一般需要經(jīng)過創(chuàng)建工作站、創(chuàng)建并保存工程、創(chuàng)建或加載源 文件、保存工作站、設置工作環(huán)境（目標芯片、調(diào)試方式、仿真器接口類型）、工程編譯連接和調(diào)試七個步驟。 1. 創(chuàng)建新工作站 打開 IAR Embedded Workbench。單擊：“開始”、“程序”、 IAR Systems、 IAR Embedded Workbench For CC2530 V3，自動創(chuàng)建一個新的工作站，出現(xiàn)如 42 所示的界面。 圖 42 第一次進入 Embedded Workbench 界面提示如下： Create new project in current workspace：在新工作 站中創(chuàng)建新的工程。 Add existing project to current workspace：添加已經(jīng)存在的工程到當前工作站中。 Open existing workspace:打開已經(jīng)存在的工作站。 Example workspace： 打開示例工作站。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 30 2. 創(chuàng)建并保存工程 單擊選項中 Create new project in new workbench，出現(xiàn)圖 43 界面。 圖 43 調(diào)試器窗口 選擇 工 程類 型（ Empty project 、 asm、 C 、 C++ 或 xternally built executable），若選擇的工程類型為 Empty project，單擊“ OK”按鈕，出現(xiàn)圖 44 界面，選擇保存路徑，同時輸入工程文件名（如 test），單擊保存，一個工程就建立完成了。 圖 44 保存新工程 3. 創(chuàng)建或加載源文件 單擊 File， New， File（如圖 45 所示）或按快捷鍵 Ctrl+N，出現(xiàn)如圖46 所示的源程序編輯界面。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 31 圖 45 創(chuàng)建源程序文件 圖 46 編寫源程序 4. 保存工作站 源程序編輯好之后，保存源文件。單擊工具條的保存或文件菜單（ File中的 Save）出現(xiàn)如圖 47 界面，“保存在框”中選擇好文件路徑目錄，“文件類型”框中填入 。 圖 47 保存工作站 5. 編譯環(huán)境設置 選中項目名稱（ test）后，單擊鼠標右鍵，如圖 48 所示。從快捷菜單中選擇 Options 進入圖 49 所示參數(shù)設置界面。環(huán)境設置需要設置目標芯片類型、仿真方式、仿真器類型等參數(shù)。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 32 圖 48 進入環(huán)境設置 在如圖 49 設置界面中，從左邊 Category 列表下選擇 General Options,在 Target 頁的 Device 選項中選擇目標芯片型號，本設計選擇 CC2430。 圖 49 目標芯片設置 在 ategory 列表下選擇 Debugger 如圖 410 界面，在 Driver 選項中選擇 FET Debugger 或 Simulator。單使用 FET 仿真器連接目標板進行在線仿真調(diào)試時，選擇 FET Debugger，軟件模擬仿真則選擇 Simulator。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 33 圖 410 仿真方式設置 6. 工程編譯、連接和調(diào)試 工 程 編 譯 、 連 接 和 調(diào) 試 通 過 選 擇 菜 單 Project 下的Compile/Make/Debug，或點擊圖 411 界面右上方的快捷按鈕完成。 圖 411 編輯編譯連接環(huán)境界面 在程序通過了連接 、生成目標代碼之后。通過單擊 Project， Debugger，或按 Ctrl+D 鍵，或單擊 按鈕可以進入如圖 412 所示的調(diào)試集成環(huán)境。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 34 圖 412 調(diào)試界面 協(xié)調(diào)器的軟件設計 協(xié)調(diào)器是整個網(wǎng)絡的核心，協(xié)調(diào)器負責創(chuàng)建和維護整個網(wǎng)絡，為每個加入該網(wǎng)絡的設備分配一個網(wǎng)絡地址，在 協(xié)調(diào)器啟動時其網(wǎng)絡地址將自動設置為 0x0000，在所有的網(wǎng)絡中，協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡地址均為 0x0000，所以路由和設備要想跟協(xié)調(diào)器通信，則設置目標地址為 0x0000 即可。 在軟件設置設備為協(xié)調(diào)器啟動時， zstack 中 必 須 編 譯 文 件f8wCoord,cfg 文件，該文件在 Coordinator Settings 下設置了兩個功能第一為 DZDO_COORDINATOR 即協(xié)調(diào)器功能，第二 DRTR_NWK 即為路由器功能和，也就是說協(xié)調(diào)器啟動后有兩種功能，第一就是作為協(xié)調(diào)器啟動建立維護網(wǎng)絡，一旦建立網(wǎng)絡成功后，那么此協(xié)調(diào)器將作為一個普通的路由器使用 。 本設計 協(xié)調(diào)器的工作流程圖如下圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 35 開始系統(tǒng)一系列初始化檢測設備啟動類型是否為協(xié)調(diào)器啟動啟動建立網(wǎng)絡用戶任務初始化初始化端點描述符和串口進入掃描任務事件狀態(tài)等待允許綁定按鍵按下打開允許 綁定是否有設備申請綁