【正文】 感謝所有幫助和關(guān)心我的老師、同學(xué)和朋友，你們的支持和鼓勵，是我努力向上的力量源泉。xxx老師淵博的學(xué)識，謙虛、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、靈活的思維方式、認(rèn)真的工作作風(fēng)和對學(xué)生的關(guān)心都令我佩服不已，諄諄教誨使我受益匪淺，這必將在今后的學(xué)習(xí)和工作中給我鼓勵和鞭策，為以后步入社會、適應(yīng)工作奠定良好的基礎(chǔ)。感謝我的導(dǎo)師在本論文完成過程中給予我許多關(guān)心和指導(dǎo)，使我得以順利完成畢業(yè)論文。致謝 時光流逝，不知不覺之間，四年的大學(xué)時光即將結(jié)束。由于本系統(tǒng)注重的是功能的完善，所以在信息服務(wù)平臺以及手持檢測設(shè)備等方面存在嚴(yán)重欠缺，這是本系統(tǒng)明顯的不足，希望日后可以得到改善。目前網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議對消息轉(zhuǎn)發(fā)的級數(shù)存在著限制，無法達(dá)到理論值，日后應(yīng)在技術(shù)上尋找新的突破口。（2）Zigbee系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)容量。（1）網(wǎng)絡(luò)級數(shù)的限制。Zigbee技術(shù)在實際應(yīng)用中所顯現(xiàn)出來的問題還有待進(jìn)一步解決。其次，主要是完成系統(tǒng)軟件流程圖的設(shè)計，并對整個系統(tǒng)的工作過程用流程圖描述出來。在此技術(shù)上制定系統(tǒng)的設(shè)計方案，同時考慮到路燈的多樣化控制策略等。熟悉CC2430的相關(guān)應(yīng)用，完成后續(xù)設(shè)計。（2） 基于本設(shè)計采用Zigbee技術(shù)，詳細(xì)描述了Zigbee技術(shù)協(xié)議棧、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、技術(shù)特點以及應(yīng)用領(lǐng)域等。歸納起來，本設(shè)計主要通過以下幾個方面的工作來完成整個系統(tǒng)設(shè)計的，并最終實現(xiàn)使用Zigbee技術(shù)監(jiān)控路燈。 初始化發(fā)送請求加入網(wǎng)絡(luò)的信號是否成功加入網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)如果收到控制信號則進(jìn)行相應(yīng)處理根據(jù)光線自動控制路燈開關(guān)NY圖53 終端節(jié)點軟件流程圖6 結(jié)論與展望 總結(jié)本論文設(shè)計出基于zigbee網(wǎng)絡(luò)的路燈監(jiān)控系統(tǒng)，旨在能夠?qū)崟r監(jiān)測路燈狀態(tài)信息，有效開關(guān)路燈，較少能源浪費，優(yōu)化管理結(jié)構(gòu)等功能。初始化加入網(wǎng)絡(luò)根據(jù)光線明暗開關(guān)路燈進(jìn)入監(jiān)控狀態(tài)判斷收到的信號根據(jù)控制信號控制路燈的開光，并發(fā)送至下一個節(jié)點給該節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址圖52 路由器程序設(shè)計流程圖 終端節(jié)點流程圖設(shè)計在終端節(jié)點上，程序首先也要對底層硬件進(jìn)行初始化，打開監(jiān)測模塊電源，然后對協(xié)議棧初始化，并開始向路由器或者協(xié)調(diào)器發(fā)送請求入網(wǎng)的信號，等待附近節(jié)點的響應(yīng)[22]。如果成功加入網(wǎng)絡(luò)，則可以得到本網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址、路由器節(jié)點的物理地址和加入的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器或者前面路由器的物理地址的信息[21]。如圖51所示。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的軟件流程圖如圖所示，在協(xié)調(diào)器上，系統(tǒng)上電后首先對CC2430芯片進(jìn)行初始化，然后程序?qū)f(xié)議棧初始化并打開中斷[19]。物理層中則主要配置程序需要設(shè)置的PANID和信道，只有設(shè)置好這些參數(shù)系統(tǒng)才能正常通信，并與其他Zigbee網(wǎng)絡(luò)區(qū)分開。無線通信系統(tǒng)中最重要的功能是收發(fā)數(shù)據(jù)。圖49 串口通信電路5 路燈監(jiān)控系統(tǒng)的軟件流程圖設(shè)計軟件部分主要是道路照明系統(tǒng)的監(jiān)控部分的應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層。電路框圖如圖48所示。電路圖如圖47所示。當(dāng)取樣電壓為0時，認(rèn)為電路發(fā)生短路故障，當(dāng)采樣電壓超過某個值時，認(rèn)為工作電路過電流故障。所以在本設(shè)計中為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，在LED路燈的驅(qū)動電路中串聯(lián)一個采樣電阻。電路圖如圖46所示。圖45 光敏檢測電路 該支路的控制電路是由CC2430的處理器直接控制繼電器來實現(xiàn)的，每一個路燈都是用一個單獨的繼電器來控制，容易實現(xiàn)且操作簡單。當(dāng)電壓比較器的同相端輸入電壓大于反向端輸入電壓時，比較器輸出高電壓，反之則輸出低電壓。方案二：本設(shè)計采用方案二，其在方案一的基礎(chǔ)上加入電壓比較器。當(dāng)光線較強時光敏電阻阻值很小，；當(dāng)光線不足時光敏電阻阻值升高。由于光敏電阻對光線變化較敏感且電阻值變化是連續(xù)的，故當(dāng)光線達(dá)到臨界點時，輸出信號極不穩(wěn)定，在設(shè)計中可采用將運放接成電壓比較器的方式，可以實現(xiàn)較為精確的控制。圖43 直流電源供電電路圖44 光敏檢測電路目前常用的光敏器件是光敏電阻，利用其光線越強電阻越低，光線越暗電阻越大的特點，可將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)過電壓比較器的方式，可以有效地完成對光線信息的采集。本設(shè)計中中采用AMS1117芯片，輸出電流可高達(dá)1A。C3除了啟動吸收諧波的作用外，還可防止出現(xiàn)穩(wěn)壓后的直流電源隨后級負(fù)載的加重而逐漸降低的情況。為使直流電源更加穩(wěn)定，本電路中使用電容C2吸收其他頻率成分的諧波。 D1是整流橋，選用耐壓值A(chǔ)C600V電流為2A的KBP206。7805的電壓輸入范圍較寬，輸入電壓在7V36V之間都可實現(xiàn)良好的穩(wěn)壓效果。系統(tǒng)框圖如圖42所示直流穩(wěn)壓電源交流電（220V，50Hz）LED檢測CC2430LED驅(qū)動電路LED路燈圖42 單個路燈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計220V交流電經(jīng)過變壓器降壓后得到9V交流電，然后經(jīng)過整流橋全波整流，電容濾波穩(wěn)壓后得到穩(wěn)定的5V直流電源。在整個系統(tǒng)正常工作時，路由器接收協(xié)調(diào)器的控制信號，并且轉(zhuǎn)發(fā)給下一個節(jié)點進(jìn)而控制路燈工作狀態(tài)，而終端節(jié)點只用來采集路燈狀態(tài)信息和接收路由器的控制指令并控制路燈的狀態(tài)[13]。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)建立一個網(wǎng)絡(luò)并且對其進(jìn)行管理。系統(tǒng)通過路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，將終端和協(xié)調(diào)器進(jìn)行無線連接，然后對路燈進(jìn)行無線控制。采用時分復(fù)用額方式能夠更加有效的利用無線信道，GPRS有著靈活的計費方式，有流量計費方式和包月方式，可以根據(jù)實際情況有效降低通信成本。在業(yè)務(wù)的承載能力和支持上，GPRS比GSM具有明顯的改善，數(shù)據(jù)傳輸速率更高。GPRS（General Packet Radio Service)的全稱是通用分組無線業(yè)務(wù)，是一種新的GSM數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它可以給移動用戶提供無線分組數(shù)據(jù)接入服務(wù)。15腳DNG、16腳VCC（+5v）。TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN/T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送至電腦的DB9插頭；DP9插頭的RS232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。其中13腳（R1IN）、12腳（R1OUT）、11腳（T1IN）、14腳（T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由6腳和4只電容構(gòu)成。8 ：CTS: 清除發(fā)送；此腳由Modem控制決定是否將數(shù)據(jù)送至Modem。6 ：DSR:數(shù)據(jù)設(shè)備就緒；此引腳處于高電平時，通知計算機Modem可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。4 ：DTR:數(shù)據(jù)終端就緒；當(dāng)此引腳處于高電平時，計算機做好準(zhǔn)備，Modem可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。2 ：RXD:用于接收外部數(shù)據(jù)；當(dāng)使用Modem檢測時，RXD指示燈在閃爍，說明RXD引腳正在進(jìn)行接收。圖32 MAX232引腳圖 RS232 (DB9)引腳定義1 ：DCD :載波檢測。因協(xié)調(diào)器需要和多個節(jié)點進(jìn)行通信，所以天線設(shè)計為全向型輻射。（1） 。設(shè)計Zigbee系統(tǒng)天線時，需根據(jù)實際需求采用不同的設(shè)計方案，如增益、阻抗、輻射方向等。 圖31 CC2430應(yīng)用電路 Zigbee天線系統(tǒng)設(shè)計，本系統(tǒng)的通信方式是利用天線輻射進(jìn)行無線信息傳輸。 kHz 的石英諧振器（XTAL2）和2個電容（C441 和C431） kHz的晶振電路。R221和R261做為偏置電阻，電阻R221主要為32 MHz的晶振提供一個合適的工作電流。電路中的非平衡變壓器由電感L34L32L331和電容C341以及一個PCB微波傳輸線組成，整個結(jié)構(gòu)滿足RF輸入/輸出匹配電阻(50Ω)的要求。1%32 腳（RF_P）在RX 期間向LNA 輸入正向射頻信號,在TX 期間接收來自PA 的輸入正向射頻信號34 腳（RF_N）在RX 期間向LNA 輸入負(fù)向射頻信號；在TX 期間接收來自PA 的輸入負(fù)向射頻信號43 腳 (P2_4/XOSC_Q2) kHz 44 腳 (P2_4/XOSC_Q1) kHz CC2430芯片典型應(yīng)用電路CC2430芯片的應(yīng)用電路，圖中數(shù)字I/O、ADC接口未連接，解耦電容未畫出。43，44，45，46，48 腳（P2_4，P2_3，P2_2，P2_1，P2_0）：對外設(shè)提供4mA驅(qū)動能力。8，9 腳（P1_0，P1_1）：具有20mA的驅(qū)動能力。n 所有I/O引腳都能夠響應(yīng)外部中斷，中斷用來將芯片從睡眠狀態(tài)喚醒。I/O口關(guān)鍵特性如下：n 可設(shè)置為通用I/O 口，也可設(shè)置為片內(nèi)外設(shè)使用的I/O口。 I/O端口線引腳功能CC2430一共有21個可編程的I/O口，其中P0、P1端口是8 位的，P2 端口只有5 個引腳?！　C2430 芯片采用7 mm7mm QLP封裝，共有48個引腳。（13） 提供21個I/O口，其中有兩個I/O口具有20mA的驅(qū)動能力，其他接口有4mA的驅(qū)動能力。（11） 帶有2個可支持多組協(xié)議的USART。（9） 芯片集成了14位的ADC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。（7） 支持?jǐn)?shù)字化的RSSI/LOI和DMA功能。（5） 硬件支持CSMA/CA功能。（4） ，使用外部中斷或者RTC喚醒系統(tǒng)。（2） 。 ，工作時電流損耗只有27mA，在接收模式下，電流損耗低于27mA，在發(fā)射模式下，電流損耗則低于25mA。 CC2430芯片介紹CC2430是TI（德州儀器）公司收購CHIPCON后推出的首款真正意義上的片上系統(tǒng)。CC2430內(nèi)部集成了一個增強型8051控制器和RF射頻收發(fā)器，三種不同大小的Flash內(nèi)存（分別是32/64/128kb），8kb的RAM,以及ADC、DMA、看門狗定時器等[10],因其優(yōu)異的性能廣泛應(yīng)用于各種傳感器網(wǎng)絡(luò)。（3） Atmel的AT86RF230射頻芯片 ，因其將射頻收發(fā)器各模塊都集成在一個芯片上，故擁有較高的穩(wěn)定度、靈敏度和傳輸功率，可以有效減少網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點數(shù)量，降低成本。（2） Ember的EM250和EM260均支持Zigbee通信協(xié)議，也可根據(jù)實際需求組建星形網(wǎng)、樹狀網(wǎng)以及網(wǎng)狀網(wǎng)。Freescale公司推出的MC13191芯片，應(yīng)用成本相對低廉，該公司向開發(fā)設(shè)計人員提供MAC軟件，設(shè)計人員通過該軟件即可組建相對簡單的星形網(wǎng)絡(luò)。隨著Zigbee技術(shù)的發(fā)展，無線單片機模塊也在不斷發(fā)展，功能更加豐富，種類也不斷增加，各大公司紛紛開發(fā)相應(yīng)的無線單片機模塊。選擇和比較不同芯片的優(yōu)缺點以便能夠設(shè)計出低成本、低功耗并且可以根據(jù)實際需求進(jìn)行適當(dāng)升級的電路。同時使用Zigbee技術(shù)的遙控器可以實現(xiàn)全球漫游和無縫使用，從而降低設(shè)備的車本，有利于在未來進(jìn)行大規(guī)模的推廣應(yīng)用[10]。據(jù)推測，在未來的智能化家居中，每個家庭需要數(shù)十個Zigbee終端設(shè)備，可以聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備包括錄像機、PC機、安全門、窗戶以及空調(diào)等。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，通過各種