【正文】 如果以上步驟全部依次進行，那么將會在串口助手上觀察到關(guān)于溫濕度的 16 進制數(shù)據(jù)，經(jīng)過以上步驟，調(diào)試成功后發(fā)送數(shù)據(jù)現(xiàn)。 軟件聯(lián)合調(diào)試 發(fā)送程序功能測試 檢測發(fā)送程序是否工作可以用串口的方法確定其是否發(fā)送了數(shù)據(jù)，另外在發(fā)送模塊上的 LED 將會閃爍，這也是一個標(biāo)識。 圖 串口通信子函數(shù) 當(dāng)程序被調(diào)用后初始化串口通訊的串列傳輸速率和中斷的設(shè)置。以完成對 PC 機的控制過程。當(dāng)然，這種和談存在著隱含節(jié)點以及偵聽時的功耗損失蹤等問題，但在必然的節(jié)點數(shù)目規(guī)模內(nèi)仍是很有用的。因此，在鏈路層，設(shè)計了一個簡化的 CSMA/CA 和談，即任 何節(jié)點在發(fā)送之N Y N Y N Y 程序入口 接收信息 是否溢出？ 讀入包長度 比最小包長度??？ 讀入控制位 是否 ACK？ 接收其它數(shù)據(jù) 調(diào)用接收函數(shù)處理數(shù)據(jù) 通知接收成功 返回 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 27 前必需進行一段隨機時刻的偵聽，在確認今朝沒有此外節(jié)點在進行數(shù)據(jù)傳輸時才進行數(shù)據(jù)發(fā)送，收發(fā)雙方經(jīng)由過程三次握手來交流數(shù)據(jù)。 程序流程圖如圖 。 RXFIFO溢出后，需要選通命令 SFLUSHRX來使能接收新數(shù)據(jù)。如果 RXFIFO發(fā)生溢出，而此時 RFERR中斷已經(jīng)使能，則產(chǎn)生溢出中斷，并發(fā)往 CPU；另外，此刻如果 RFSTATUS. FIFOP為 1，則無線模塊會將N Y 讀取溫濕度數(shù)據(jù) 采集完畢 ? 送 MCU 處理換算 返回 DS18b20 初始化、 T0 初試化 程序入口 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 26 RFSTATUS. FIFO清 0。在指定的時間內(nèi)， RXFIFO 最多只能存放 128字節(jié)。 數(shù)據(jù)接收子程序設(shè)計 數(shù)據(jù)接收子程序主要承擔(dān)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收任務(wù)， 在接收模式中，當(dāng)幀開始定界符SFD全部收到之后，中斷標(biāo)志 RFIF. IRQ_SFD置 1，而且發(fā)出 RF中斷請求。將讀回并運算后的數(shù)據(jù)經(jīng) Zigbee芯片無線模塊電路發(fā)送出去。 圖 數(shù)據(jù) 讀取子程序流程圖 程序開始后，首先初始化各 I/O、各外部器件和內(nèi)部定時器 T0。采用串行通信方式，極大的提高了所采集數(shù)據(jù)的精度；而濕度傳感器采用 HS1101，用它及 555 電路配合并且通過 MCU 運算，得出了相對濕度。其中包括讀 DS18B20 傳送的溫度量和濕度傳感器讀來來的頻率值，經(jīng)過 MCUN Y 等待 CC2430 無線模塊空閑 關(guān)閉全局中斷 程序入口 等待 RSSI 有效 使能 CC2430 發(fā)送引導(dǎo)序列 向 CC2430寫入包內(nèi)容 等待 CC2430發(fā)送完畢 等待 ACK 發(fā)回 是否需要 ACK回發(fā)？ 返回 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 運算后，換算成相對濕度。程序流程圖如圖 所示。因此 CC2430 的幀 引導(dǎo)序列只有 6 個符號長度，兩個附加的零符號在寄存器SYNCWORDH SYNC WORDL 之中。幀引導(dǎo)序列的長度設(shè)置不得短于缺省值。 圖 從節(jié)點主程序流程圖 數(shù)據(jù)發(fā)送子程序設(shè)計 發(fā)送數(shù)據(jù)子程序所需要完成的任務(wù)是將 MCU為我們準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)進行編碼發(fā)送。 圖 主節(jié)點主程序流程圖 N Y N Y 開始 MCU、無線模塊初始化 傳感器采集數(shù)據(jù) 無線模塊是否為發(fā)送數(shù)據(jù)模式？ 配置 FIFO、啟動無線模塊接收數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)送上位機顯示 配置 FIFO、啟動無線模塊 判斷節(jié)點號 是否發(fā)送完？ 發(fā)送數(shù)據(jù) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 從節(jié)點主程序設(shè)計 從節(jié)點主要承擔(dān)的任務(wù)是：完成采集當(dāng)前外部的溫濕度，將采集回來的溫濕度量通過無線模塊發(fā)送出去，當(dāng)外部有其他從節(jié)點溫濕度量要進入該從節(jié)點時，還要進行數(shù)據(jù)的接收。 主節(jié)點主程序設(shè)計 在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺中，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點都必須承擔(dān)發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，而主節(jié)點還要承擔(dān)將接收到的數(shù)據(jù)上傳至上位機的功能。他們當(dāng)中有兩個共同點，就是都有發(fā)送、接收子程序和數(shù)據(jù)讀取子程序。系統(tǒng)能否正?？煽康毓ぷ鳎擞布暮侠碓O(shè)計外，與功能完善的軟件設(shè)計是分不開的。 V i n + 5 VU 4 7 8 0 512P 3H e a d e r 2D i o d e 1 N 4 0 0 7C 40 . 1 u F1 0 0 u FC 31 0 0 u FC 6C 50 . 1 u FV C C _ 5 V 圖 5V電源供電電路 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 本章小結(jié) 本章介紹了本設(shè)計中硬件 電路的設(shè)計， 包括對 Zigbee 芯片內(nèi)部 單片機的介紹， 其中有包括 Zigbee 芯片內(nèi)部增強型 8051 微控制器的介紹和無線收發(fā)模塊的介紹，這兩者是組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的最基本要素；介紹了 單 片 機 接 口的電路設(shè)計 ，包括傳感器電路的設(shè)計，它主要分為以 DS18B20芯片為主的溫度檢測電路的設(shè)計和以 HS1101濕度傳感 器、 555 電路為主的濕度檢測電路的設(shè)計；介紹了以 MAX232 芯片為主的串口通信電路的設(shè)計和電源電路的設(shè)計，其中電源電路的設(shè)計有兩部分，一部分是 5V電源電路的設(shè)計，另一部分是 電源電路的設(shè)計 。每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點采用 9V 電池供電，由 電源芯片 7805 轉(zhuǎn)換成 5V 給這些模塊供電。 電源模塊原理圖如圖 所示。為了減小 控制端硬件的體積，選用 9V 電池為整個電路進行供電。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 105C504105C501104C502105C500R232P03_TXDP02_RXDT232105C503C1+1V+2C13C2+4C25V61Din111Dout121Cout141Cin13GND15VCC16U7MAX232 圖 單片機通過串口與 PC機的連接 電源電路設(shè)計 Zigbee 芯片供電電路設(shè)計 Zigbee 芯片 的 典型 工作電壓為 ， 為保證溫濕度傳感器能有足夠的驅(qū)動電壓，以提高數(shù)據(jù)精度，傳感器部分應(yīng)該選用 5V 供電。 RS232 界面中 2 個數(shù)據(jù)信號：發(fā)送 P03_TXD，接收 P02_RXD；1 個信號地線： GND。它只使用單 +5V 為其工作，配接 4 個 電解 電容即可完成 RS232 電平與 TTL 電平之間的轉(zhuǎn)換。 RS232 信號的電平（ 12V~5V， 5V~12V） 和單片機串口信號的電平（ 0 ~5 V）不一致，必須進行二者之間的電平轉(zhuǎn)換。 DCE 通常只有調(diào)制解調(diào)器（ MODEM）和某些交換機 COM 口是 DCE。在計算機世界中，大量的界面是串口或異步口，但并不一定符合 RS232 標(biāo)準(zhǔn)，但我們也通常認為它是 RS232 口。 RS232 界面定義及連線： RS232 界面又稱之為 RS232 口、串口、異步口或一個COM（通信 ） 口。 通用串行界面的應(yīng)用包括 RS232 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合實現(xiàn)短距離的低速率通信。其自身電路及與單片機連接電路如下： TRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS781U4555VCC_5VP00HS11011MR5R31KR4421KR2 圖 濕度傳感器與單片機的連接 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 串行通信 電路設(shè)計 通用同步和異步串行接收器和轉(zhuǎn)發(fā)器（ USART） 是一個高度靈活的串行通訊設(shè)備。在需要濕度補償?shù)膱龊纤部梢缘玫胶艽蟮膽?yīng)用。 VDD3I/O2GND1DS18B20DS18B204K7R20P10 圖 DS18B20與單片機的連接 濕度傳感器電路設(shè)計 本設(shè)計采用的濕度傳感器是由 TLC555及外圍器 件產(chǎn)生的可計數(shù)方波以及 HS1101濕度傳感器組成的濕度測量電路基于獨特工藝設(shè)計的電容元件，這些相對濕度傳感器可以大批量生產(chǎn)。選用 DS18B20為溫度傳感器的電路十分簡潔， 9位溫度信號經(jīng)一條總線，直接傳遞給單片機進行處理。 DVDD120DVDD241DVDD37DVDD447DVDD542484645986543211112131415161718RESE_N10GND49AVDD635AVDD536AVDD437AVDD338AVDD239AVDD140AVDD1028AVDD929AVDD830AVDD731AVDD1127AVDD1225RF_P32TXRXW33RF_N3432K_24332K_14432M_12132M_219BASI122BASI22624RFG_IN23U1cc2430100nFC71220nFC411220NC104P20DDDC4K7R303P10P11P12P13CSNSCKMOSIMISOP00P01P02_RXDP03_TXDP04P05P06P07RESET_NGND10nFC351100nFC28110nFC25112L10022nHL101L102C1121234E100220nFC231220nFC24127pFC10827pFC1091 2X1001 2Y10015pFC11015pFC11143KR10153KR102 圖 Zigbee 最小系統(tǒng)電路圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 傳感器電路設(shè)計 溫度傳感器電路設(shè)計 本系統(tǒng)的溫度傳感器采用 Dallas 半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器 DS18B20。 除以上所說還要在供電電源的兩端加上 104 瓷片電容，以除去電壓中的毛刺。 主控制器電路設(shè)計 Zigbee 內(nèi)部的增強型 8051 單片機具有內(nèi)置 的晶振，但是在此設(shè)計中對晶振精度的要求較高，因此需要使用外接晶振來提高時鐘的精確度，其晶振的設(shè)計方法為以兩個27pF 的電容，與 32MHz 的晶振連接而成。當(dāng)完成 MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元 （ MPDU） 的發(fā)送，或者檢測出下溢出（ TXFIFO為空）時， RFIF. IRQ_SFD中斷標(biāo)志再次清 0。 發(fā)送模式：發(fā)送期間， RFSTATUS. FIFO位和 RFSTATUS. FIFOP位依然與 RXFIFO關(guān)聯(lián)。 RXFIFO溢出后，需要選通命令 SFLUSHRX來使能接收新數(shù)據(jù)。 FIFO 清 0。這樣，接收幀有可能劃分為兩種類型：一種長度為 128字節(jié)；另一種長度小于 1 28 字節(jié)。由于 RFSTATUS. FIFO只有接收幀通過地址識別才會置 1，可以利用這項功能來控制數(shù)據(jù)的讀出。 當(dāng)?shù)刂纷R別使能時，如果地址沒有全部收到，則數(shù)據(jù)不能夠從 RXFIFO讀出。 當(dāng)收到新的包中最后一個字節(jié)時，即使 RXFIFO中的字節(jié)沒有超過閾值， RFSTAT US. FIFOP也會置 1。 當(dāng) RXFIFO中未讀過的字節(jié)超過編程設(shè)置在 IOCFG0。也就是說，當(dāng)長度域?qū)懭?RXFIFO時， 1， 在RXFIFO變空之前， 。 當(dāng) RXFIFO 中有數(shù)據(jù)時， l。 IRQ_SFD 置1， 而且發(fā)出 RF 中斷請求。下列兩個事件使該觸發(fā)有效： (1)當(dāng)?shù)谝粋€數(shù)據(jù)存入 RXFIFO，即當(dāng) RXFIFO從空狀態(tài)變成非空狀態(tài)時； (2)當(dāng)數(shù)據(jù)通過 SFR 寄存器的 RFD，從 RXFIFO 中讀出時。注意， RFSTATUS FIFO和 RFSTATUS FIFOP僅僅用于 RXFIFO，可以通過下達選通命令 SFLUSHTX清 除 TXFIFO，同樣，也可以通過下達選通命令 SFLUSHRX 清 除 RXFIFO。所有從 CPU到無線模塊的選通 命令都通過 CSMACA選通命令