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基于zigbee無線溫濕度采集單元硬件設(shè)計(jì)-資料下載頁

2025-07-14 19:43本頁面
  

【正文】 據(jù) 3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)4DTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備完成 5SG信號地線6DSR數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完成7RTS發(fā)送請求8CTS發(fā)送清除9RI振鈴指示 電氣特性在RS232中任何一條信號線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系,即:邏輯1相當(dāng)于控制線的“斷開”狀態(tài),電壓為3~15V;邏輯0控制線的“接通”狀態(tài),電壓為+3 ~+15V 。典型的RS232信號在正負(fù)電平之間擺動,在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在+5~+15V,負(fù)電平在5~15V電平。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時(shí),線上為TTL,從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束,線上電平從TTL電平到RS232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3~+12V與3~12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上雙絞線上的分布電容,其傳輸距離最大為約15m,最高速率為20Kbps。 接口電路設(shè)計(jì) 由于其傳輸特性的局限,其標(biāo)準(zhǔn)有其固有的缺點(diǎn):(1)接口的信號電平值較高,易損壞接口電路的芯片,又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。 (2)傳輸速率較低,在異步傳輸時(shí),波特率為20Kbps。 (3)接口使用一根信號線和一根信號返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式, 這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾,所以抗噪聲干擾性弱。 (4)傳輸距離有限,最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺,實(shí)際也只能用在50米左右。 圖9 串口通信接口電路接口電路如圖9所示,該電路由C1和C2兩個(gè)電容接MAX232的1(C1+)、3(C1)、5(C2)、4(C2+)腳,為耦合電容;后MAX232的14(T1OUT)、13(R1IN)、7(T2OUT)、8(R2IN)分別接DB9的3(TXD)、2(RXD)、8(CTS)、7(RTS),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和傳送;(U)、15(GND)分別通過電容接地;MAX232的11(T1IN)、12(R1OUT)、10(T2IN)、9(R2OUT)分別接CC2430的P1P1P1P13,實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)的通信;16(UCC)接5V的電源來使芯片工作。工作原理如下:發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),RS232串口數(shù)據(jù)經(jīng)過MAX232將電平轉(zhuǎn)換位TTL電平,在通過CC2430 無線發(fā)送。接收數(shù)據(jù)則是發(fā)送數(shù)據(jù)的逆過程,CC2430先接收到數(shù)據(jù)信號,然后經(jīng)過MAX232將TTL電平轉(zhuǎn)換位RS232的標(biāo)準(zhǔn)電平,在通過RS232向上位機(jī)輸入數(shù)據(jù)。 結(jié)束語本文主要對基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。首先,從ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備入網(wǎng)流程等關(guān)鍵點(diǎn)上突破,深入研究ZigBee技術(shù)的組網(wǎng)方式。然后,利用CC2430搭建一個(gè)無限傳輸?shù)钠脚_,以ZigBee協(xié)議為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了小型ZigBee傳送網(wǎng)。通過串口觀測,表明終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通過此網(wǎng)絡(luò)可以順利到達(dá)顯示端。在已組建的ZigBee傳輸網(wǎng)的基礎(chǔ)上,結(jié)合SHTl1數(shù)字溫濕度傳感器的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,并在PC機(jī)上集中顯示和處理數(shù)據(jù)。該無線溫濕度傳感器網(wǎng)絡(luò)以低成本、低功耗無線單片機(jī)CC2430為核心,采用數(shù)字溫濕度傳感器SHT11獲取數(shù)據(jù)。電路結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定可靠、檢測精度高,且具有無線數(shù)據(jù)通信靈活方便等特點(diǎn),特別適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境、監(jiān)測封閉空間和其它需要多點(diǎn)監(jiān)測的特殊場合。另外,SHT11數(shù)字式溫濕度傳感器由于將溫度傳感器、濕度傳感器、信號調(diào)理、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、標(biāo)定參數(shù)及總線接口全部集成到傳感器內(nèi)部。因此,既提高了傳感器的性能,又降低了成本、減小了體積。以它為核心組成的溫濕采集系統(tǒng)性能可靠,測量精度高,在溫室環(huán)境參數(shù)測試中,起到了關(guān)鍵的作用。當(dāng)然,系統(tǒng)作為一個(gè)基本平臺實(shí)現(xiàn)的功能有限,今后對于此系統(tǒng)的開發(fā)重點(diǎn)可以放在節(jié)點(diǎn)間的功能控制方面,可以在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,對終端節(jié)點(diǎn)與應(yīng)用對象進(jìn)行功能綁定,從而達(dá)到對節(jié)點(diǎn)應(yīng)用對象的控制目的。參考文獻(xiàn)[1] 施承,宋鐵成,[2] 李剛,[3] [4] 孫榮高,孫德超. 數(shù)字溫濕度數(shù)據(jù)記錄儀的設(shè)計(jì). .7[5] 楊永杰,馮軍. 數(shù)字式溫濕度傳感器SHT11 在塵埃檢測儀中的應(yīng)用. 電子工程師,2005 [6] 李敏,孟臣. 數(shù)字式溫/ 濕度傳感器及其應(yīng)用技術(shù). 電子元器件應(yīng)用. 2004 .11 [7] 孫榮高,呂昂. 微控制器溫室環(huán)境溫濕度程序控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì). [8] CC2430中文使用手冊 成都無線龍通訊科技有限公司. [9] [l0] 東南大學(xué) [l1] [l2] 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,劉巍,趙澤,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展明計(jì)算機(jī)研究與發(fā)展 [l3] 任豐原, 軟件學(xué)報(bào).[l4] 國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)[15] 浙江大學(xué)[16] 西北工業(yè)大學(xué)[17] 武漢理工大學(xué).[18] 周賢偉,韋煒, 傳感技術(shù)學(xué)報(bào)[19] Tsung—Hsien Lin,William J.Kaiser,Gregory J.Pottie.Integrated power municationsystem design for wireless sensor networks.IEEE Communications Magazine.December 2004 [20] 畢艷忠,孫利民.傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)融合.計(jì)算機(jī)科學(xué).2004[21] De S,Qiao C M,Wu H Y.Meshed multiplth routing with selective forwarding:an efficientstrategy in wireless sensor networks.Computer Networks.2003[22] Sasikanth Avancha,Jeffrey Under coffer,Anupom Joshi et a1.Secure sensor networks for perimeter protection.Computer Networks.2003[23] ZigBee Alliance.ZigBee specification..[24] 彭瑜.低功耗、低成本、高可靠性、低復(fù)雜度的無線電通信協(xié)議一ZigBee.自動化儀表.2005[25] 馮莉,董桂梅,林玉池.短距離無線通信技術(shù)及其在儀器通信中的應(yīng)用.儀表技術(shù)與傳感器.2007[26] 蔡型,張思全.短距離無線通信技術(shù)綜述.現(xiàn)代電子技術(shù).2004.170(3):6567。76.[27] Instisute of Electrical and Electronics Engineers,Inc..IEEE Std.802.15.42003,IEEE standard for information technology—telemunications and information exchange between systems—local and metropolitan area networks—specific requirements—part15.4:wireless medium access control(MAC)and physical layer(PHY)specifications for low rate wireless personal area networks(PANS).New York:IEEE Press。2003.[28] Sensirion.?dāng)?shù)字溫濕度傳感器.2007[29] Texas Instruments.A true systemonchip solution for IEEE 802.15.4/ZigBee.2006.[30] 李文鋒,.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展.20
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