【正文】 C SystemAbstract：Because of the effect of carrier frequency hopping, the input IF signal of carrier tracking loop in DS/FHSS (Direct Sequence/Frequency Hopping Spread Spectrum) TTamp。寫作論文的過程是枯燥的但又極具挑戰(zhàn)的，能順利完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，除了自身的努力之外，與老師和同學(xué)們的關(guān)心、鼓勵(lì)是分不開的。向他嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度、無可挑剔的敬業(yè)精神、深厚的專業(yè)修養(yǎng)以及高度的責(zé)任心深深地致敬。對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)未來必將走向三位世界可以結(jié)合OpenGL編程配合3DMax做地圖模型的原型繪制進(jìn)行設(shè)計(jì)，這次由于時(shí)間太短，所以一直想把OpenGL加入該設(shè)計(jì)的愿望沒有實(shí)現(xiàn)，希望以后有時(shí)間加進(jìn)去。因此在未來，傳感器節(jié)點(diǎn)個(gè)人認(rèn)為會(huì)朝著集成度更高、體積更小上發(fā)展。由于傳感器節(jié)點(diǎn)的能量直接關(guān)系著節(jié)點(diǎn)的使用壽命，也間接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的存活時(shí)間，所以電池供電時(shí)的休眠控制，以及物理減少各個(gè)原件的功耗，是下一步的將系統(tǒng)優(yōu)化的方面。跟傳統(tǒng)的有線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)相比，無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)很好的擺脫了傳統(tǒng)系統(tǒng)因?yàn)椴捎糜簿€連接而產(chǎn)生的一系問題。 （2）電路板硬件的設(shè)計(jì)中以處理器為核心，并采用了基于ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的CC2530芯片，完成了一個(gè)無線火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。課題分別設(shè)計(jì)了主接收模塊、從發(fā)射模塊以及煙霧傳感模塊和溫度傳感模塊。且主從模塊所顯示的當(dāng)前環(huán)境的溫度和煙霧濃度是相同的。 主機(jī)程序運(yùn)行圖 從機(jī)程序運(yùn)行圖 程序燒錄運(yùn)行圖 測(cè)試結(jié)果。在燒錄前要對(duì)STC_ISP_V480進(jìn)行一些必要的設(shè)置。經(jīng)實(shí)驗(yàn)的標(biāo)定，：濃度（%LEL）濃度誤差濃度（%LEL）濃度誤差0050553553101600154652203703251755305802353854402903455955%，在所規(guī)定誤差范圍177。MQ2為煙霧傳感器，電路采用交流供電，220V交流市電從插頭引入電路，經(jīng)電源變壓器降壓后變?yōu)橹绷?，直流電壓直接供傳感器MQ2的加熱絲hh工作，加熱絲給傳感器MQ2預(yù)熱一定時(shí)間后，才能正常檢測(cè)煙霧。若按鍵沒按下時(shí)電壓為0V，而按下按鍵之后電壓馬上變成5V，之后又迅速的降至0V，就表明復(fù)位電路是正常的。 //lcden置低，數(shù)據(jù)寫入LCD中} 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的調(diào)試單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的調(diào)試需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：(1)用萬用表檢測(cè)電源是否為接通狀態(tài)，檢測(cè)VCC(40腳)和GND(20腳)之間有無5V電壓。 //將要寫的數(shù)據(jù)賦給P0口 delay(5)。 // lcden置高 delay(5)。 //lcdwr為讀寫控制端，lcdwr=0,這里可不寫 lcdrs=0。當(dāng)檢測(cè)到煙霧時(shí)，煙霧傳感器會(huì)將信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)再控制報(bào)警電路。//數(shù)據(jù)字節(jié) sck=1。 sck=0。 sck=1。 sck=0。SCLK的16個(gè)方波用來進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸，前8個(gè)方波用于輸入命令字節(jié)，后8個(gè)方波用于數(shù)據(jù)的輸入或輸出。這兩部分軟件分別運(yùn)行于系統(tǒng)硬件組成的兩個(gè)部分，用來分別控制系統(tǒng)發(fā)送端、接收端兩部分的時(shí)鐘同步、煙霧檢測(cè)、溫度數(shù)據(jù)的收發(fā)和顯示，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能。 即使協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)斷電，也可在路由器節(jié)點(diǎn)之間通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)指令傳輸；路由器節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后，地址（Short Address）不會(huì)發(fā)生改變；發(fā)送或者接收的長度字節(jié)一定要等于數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)長度，且數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)最多為32個(gè)字節(jié)，否則數(shù)據(jù)傳輸將會(huì)出錯(cuò)（當(dāng)成透明傳輸，發(fā)送給了協(xié)調(diào)器）；，當(dāng)目標(biāo)地址=FF FF，則為廣播發(fā)送，會(huì)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)；當(dāng)目標(biāo)地址=00 00，則發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。Coordinator發(fā)送到Router是廣播方式發(fā)送，傳輸速率會(huì)比較慢。Altium Designer平臺(tái)拓寬了板級(jí)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA設(shè)計(jì)功能和SOPC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而可以讓工程設(shè)計(jì)人員把系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的FPGA與PCB設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)結(jié)合在一起。如果要使用C語言來編程，那Keil幾乎就是最好的選擇，即便不使用C語言而僅使用匯編語言來編程，它的各種強(qiáng)大的功能也會(huì)讓你的編譯及仿真更輕松。4．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 仿真環(huán)境介紹 Keil介紹Keil C51是美國Keil Software公司出品的開發(fā)系統(tǒng)，它是51系列兼容單片機(jī)C語言軟件的。（注意：TI Sensor Monitor軟件只支持串口的波特率為38400）；（a） Coordinator與PC連接成功將一個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)的模塊上電，并按一下TEST鍵，這時(shí)路由器節(jié)點(diǎn)模塊會(huì)把一個(gè)模擬數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)會(huì)把這個(gè)數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送至PC，并且在TI Sensor Monitor軟件中顯示出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，（b）。此款Zigbee模塊的主要功能是無線數(shù)據(jù)傳輸，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)隨時(shí)都能夠發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，所有節(jié)點(diǎn)的配置只有Coordinator和Router（出廠默認(rèn)為Router，用戶可通過配置軟件或指令自己設(shè)置想要的節(jié)點(diǎn)類型），且連接的網(wǎng)絡(luò)一般稱為MESH網(wǎng)（也就是網(wǎng)狀網(wǎng)）。：Rx，與外置 MCU的Tx連接：Tx，與外置 MCU的Rx連接我們?cè)谑褂玫臅r(shí)候，可以根據(jù)自己需要選擇引腳。 Zigbee模塊實(shí)物圖CC2530芯片的管腳定義：：休眠鍵，輸入腳， 拉高時(shí)，休眠有效。Coordinator。ZigBeeZigBee協(xié)議，所有的針對(duì)目前產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度要求緊，市場變化快的特點(diǎn)，DTK它還具有休眠模式，在休眠模式下電流損耗僅為1 uA，發(fā)射和接收模式時(shí)的電流損耗分別為29 mA和 24 mA ，可廣泛應(yīng)用于樓宇/家庭自動(dòng)化、工業(yè)控制、低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療保健等領(lǐng)域[12]。采用高性能的工業(yè)級(jí)Zigbee方案，提供SMT與Zigbee模塊DIP接口，可直接連接TTL接口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳輸功能；低功耗設(shè)計(jì)，最低功耗小于1mA；提供6路I/O，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字量輸入輸出、脈沖輸出；其中有3路I/O還可實(shí)現(xiàn)模擬量采集、脈沖計(jì)數(shù)等功能。當(dāng)煙霧濃度超過報(bào)警限，報(bào)警器發(fā)出鳴叫，用戶到達(dá)現(xiàn)場，可調(diào)節(jié)煙霧傳感器上面的電位器提高煙霧上限停止報(bào)警器鳴叫。F) (7)內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能 (8)64位光刻ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號(hào)，方便多機(jī)掛接(9)多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。 (4)當(dāng)為12位分辨率時(shí)，其最大工作周期為750毫秒(5)可以選擇寄生的工作方式 (6)檢測(cè)的溫度范圍為–55176。第第7和第8個(gè)字節(jié)是計(jì)數(shù)寄存器，它的設(shè)計(jì)目的是可以讓用戶獲得更高的溫度分辨率，它也是內(nèi)部溫度轉(zhuǎn)換和計(jì)算的暫存單元。用戶不能更改數(shù)據(jù)出產(chǎn)時(shí)的設(shè)置；（2）RAM 數(shù)據(jù)暫存器，它用于內(nèi)部的數(shù)據(jù)存取和計(jì)算，數(shù)據(jù)會(huì)在斷電后丟失。由于DS18B20的溫度檢測(cè)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出在一個(gè)芯片上集成，因此抗干擾力更強(qiáng)。此外，DS18B20可以直接從單線通訊線上面攝取能量，所以除去了它對(duì)外部電源的需求。除此之外，它還具有超小的體積，超低的硬件開消，精度高，抗干擾能力強(qiáng)，附加功能強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。一個(gè)煙霧傳感器既可以只實(shí)現(xiàn)單個(gè)功能，也可以實(shí)現(xiàn)多種功能的。 煙霧檢測(cè)電路圖傳感器的電導(dǎo)率是隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增大而增大，再使用相應(yīng)的外圍電路就可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)變成與該氣體濃度變化相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。(6)具有長期的使用壽命和可靠的穩(wěn)定性。MQ2的主要特點(diǎn)：(1)具有信號(hào)輸出指示。： 圖 LCD1602與單片機(jī)的接口電路 煙霧檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)MQ2氣體傳感器是SnO2(氧化錫)半導(dǎo)體氣敏傳感器屬于電阻型氣敏元件。LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大部分為HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別。而同樣的，在緊跟8位控制字指令后的下一個(gè)SCLK脈沖的下降沿，讀出DS1302的數(shù)據(jù)，讀出的數(shù)據(jù)也是從最低位到最高位。位6為0，表示為存放或取出日歷時(shí)鐘的數(shù)據(jù)，為1表示為存放或取出RAM數(shù)據(jù)。不管是讀周期亦或是寫周期，也無論是多字節(jié)傳送還是單字節(jié)傳送的方式，都要通過控制字指定40字節(jié)中的哪個(gè)會(huì)被訪問。DS1302是SPI總線驅(qū)動(dòng)方式。每次對(duì)時(shí)鐘/日歷的8字節(jié)或31字節(jié)RAM進(jìn)行全體寫入或讀出的操作，稱其為多字節(jié)操作方式，而每次僅寫入或讀出一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)稱為單字節(jié)操作。它采用兩個(gè)電源供電（主電源與備用電源），可以設(shè)置備用電源的充電方式，提供了對(duì)后背電源進(jìn)行涓細(xì)電流充電的能力，DS1302可以用于數(shù)據(jù)記錄，尤其是對(duì)某些具有特殊意義的數(shù)據(jù)點(diǎn)的記錄 ，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與出現(xiàn)該數(shù)據(jù)的時(shí)間同時(shí)記錄，基于這一點(diǎn)，DS1302可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，通過記錄的定時(shí)時(shí)間與實(shí)時(shí)時(shí)間比對(duì)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)時(shí)間到后，發(fā)出信號(hào)。主模塊主要由單片機(jī)控制DS1302時(shí)鐘芯片，從模塊主要由單片機(jī)控制DS18B02溫度傳感器和MQ2煙霧傳感器，主從模塊同時(shí)由單片機(jī)控制LCD1602顯示器和Zigbee模塊。 時(shí)鐘電路：單片機(jī)引腳18和引腳19外接晶振及電容，STC89C52單片機(jī)的工作頻率在2~33MHz范圍內(nèi)，單片機(jī)工作頻率取決于晶振XT的頻率。單片機(jī)最小系統(tǒng)的復(fù)位方式有：上電復(fù)位和手動(dòng)按鈕復(fù)位。特別注意：31腳(EA/VPP)是選擇片內(nèi)外存儲(chǔ)器的引腳，當(dāng)EA/VPP接高電平時(shí)，單片機(jī)在復(fù)位后從內(nèi)部ROM的0000H開始執(zhí)行；當(dāng)EA/VPP接低電平時(shí)，復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)STC89C52具有的特點(diǎn)是：40個(gè)引腳，128 比特隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），4KB片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，5個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，2層中斷嵌套中斷，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/O）口， 2個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器，2個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路。所以在選擇用來構(gòu)建無線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的無線技術(shù)時(shí)，必須考慮到火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的這些需求[9]。Zigbee模塊接受到來自傳感器的數(shù)據(jù)后顯示數(shù)值，并根據(jù)事先定制好的規(guī)則判斷煙霧是否超標(biāo)，如果有煙霧超標(biāo)則發(fā)出報(bào)警信息，并驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警。方案二：基于藍(lán)牙設(shè)計(jì)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)是一種短距離無線通信技術(shù)，用于替代數(shù)字設(shè)備和計(jì)算機(jī)外設(shè)間的電纜連線，以及實(shí)現(xiàn)數(shù)字設(shè)備間的無線組網(wǎng)[7]。本設(shè)計(jì)選用的MQ2型氣體傳感器，這種型號(hào)的傳感器的特點(diǎn)是靈敏度高、響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)、壽命長、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)溫度在200～300℃時(shí)半導(dǎo)體氣敏元件讓空氣中的氧吸附在元件表面，當(dāng)氧負(fù)離子吸附在半導(dǎo)體氣敏元件表面可以形成氧負(fù)離子吸附，氧負(fù)離子的減少就會(huì)使半導(dǎo)體中的電子密度減少，從而使其電阻值增加。（3）氣敏式煙霧傳感器：該煙霧傳感器是一種檢測(cè)特定氣體的傳感器。LCD1602使用非常普遍，在生活中很多地方都能見到LCD1602液晶顯示屏，例如計(jì)算器，遙控器，家用電器等，它主要用來顯示數(shù)字，字母，專用字符和圖形，具有顯示質(zhì)量高、功耗低、體積小等優(yōu)點(diǎn)，此外，LCD1602采用數(shù)字式接口，與單片機(jī)連線簡單，故采用LCD1602來顯示時(shí)鐘。故采用DS1302來作為時(shí)鐘芯片。根據(jù)以上分析，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用STC89C52芯片，STC89C52是一款功耗低，高性能的8位CMOS微控制器，具有8K可編程Flash存儲(chǔ)器，方便下載程序，性價(jià)比高，能較好的適應(yīng)本實(shí)驗(yàn)要求。只要了解了森林火災(zāi)發(fā)生的條件，防火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也就有跡可循。第四部分系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)描述了無線模塊各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑硪约爸鲝哪K軟件設(shè)計(jì)流程。本課題主要是研究并實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于Zigbee協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)由兩個(gè)部分組成：發(fā)送端和接收端。因此，本設(shè)計(jì)將致力于研究一種基于Zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用通信模塊組建小型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟硬件設(shè)計(jì)。那時(shí)將會(huì)釋放更多的微小傳感器到大氣中去檢測(cè)任何東西。而這也是Zigbee的支持者們一直以來比較自豪的獨(dú)到優(yōu)勢(shì)。但是由于任何的控制和同步信息都要通過多重的鏈路來到達(dá)接收點(diǎn)，所以要實(shí)現(xiàn)同步和控制會(huì)比較困難。星型網(wǎng)與對(duì)等網(wǎng)相互結(jié)合便形成了混合網(wǎng)。對(duì)等網(wǎng)是由主器件連接在一起而形成的，它又可以分為簇樹結(jié)構(gòu)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)。（2）Zigbee 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Zigbee 主要采用了三種組網(wǎng)方式，對(duì)等網(wǎng)、星型網(wǎng)及混合網(wǎng)[5]。 所示。人們便借此來稱呼一種專注于成本小、功耗低、速率低以及復(fù)雜度低的近距離的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，也包括了這種寓意。隨著Zigbee技術(shù)的逐漸成熟，國內(nèi)多家單位已經(jīng)將基于Zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于煤礦安全、環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能家居、遠(yuǎn)程抄表等領(lǐng)域，從理論和實(shí)踐上獲得了突破。我國煙霧超標(biāo)報(bào)警技術(shù)實(shí)現(xiàn)了較快發(fā)展，但由于在實(shí)際應(yīng)用中，煙霧超標(biāo)報(bào)警系統(tǒng)的通訊協(xié)議不一致，煙霧超標(biāo)報(bào)警自動(dòng)排氣工程技術(shù)水平還相對(duì)落后，還存在著一些比較突出的問題。國內(nèi)有關(guān)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究還處于剛起步的階段，但由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是門新興的技術(shù)，國內(nèi)與國際之間的水平的差距并不是很大，及時(shí)開展這項(xiàng)對(duì)人類未來生活有深遠(yuǎn)影響的前沿科技的研究，對(duì)整個(gè)國家的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)都將有重大的戰(zhàn)略意義。極少數(shù)企業(yè)也已經(jīng)開始使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[2]。由于它采用了有線連接，線路容易磨損或遭到腐蝕、老化，系統(tǒng)造價(jià)高、耗材多、擴(kuò)展能力差、功耗大、設(shè)計(jì)、施工與維護(hù)復(fù)雜，在火災(zāi)發(fā)生前后不能有效地發(fā)揮其作用。根據(jù)它的發(fā)展過程又可以將它分為以下三種類型：多線型，總線型以及無線型。但是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)置之后,往往會(huì)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有些不如人意的地方。 the temperature detection circuit目 錄1緒論 1 1 課題研究現(xiàn)狀和前景 1 3 32系統(tǒng)方