【正文】 參考文獻(xiàn)[1] [M].西安:西安交通大學(xué)出版社，.[2] [M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社，2022.[3] WLAN 及其數(shù)據(jù)傳輸技術(shù) [J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2022, (25):10031005.[4] [J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2022,(9):3542.[5] 楊文東 . 無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程及其發(fā)展方向[J]. 電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化，2022,(6):5459.[6] 羅輯，高家利，[J]. 四川兵工學(xué)報(bào)，2022,(3):3643.[7] 邱磊， IrDA 協(xié)議棧的紅外通信綜述[J].無(wú)線通信技術(shù)，2022，(4):2832[8] 凌志浩，周怡頤， 無(wú)線通信技術(shù)及其應(yīng)用研究[J]. 華東理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2022,。安全問(wèn)題：安全一直是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，然而由于 ZigBee節(jié)點(diǎn)本生節(jié)點(diǎn)的處理能力、電源及通信能力方面的限制，給網(wǎng)絡(luò)的安全機(jī)制設(shè)計(jì)帶來(lái)很多新的挑戰(zhàn)，在以后 ZigBee 組網(wǎng)研究中，應(yīng)該在數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩矫孀鲆欢ǖ难芯?。完成此任?wù)。組網(wǎng)方面要對(duì)星型網(wǎng)絡(luò)和對(duì)等拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方面進(jìn)行研究，以便能夠構(gòu)成較為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于本論文還要從如下幾個(gè)方面展開(kāi)：多點(diǎn)通信：從 ZigBee 的特有的優(yōu)點(diǎn)可以知道，ZigBee 注重的是組建網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和相關(guān)通信。通過(guò)對(duì)ZigBee 協(xié)議的分析，完成了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線傳輸通信。然后進(jìn)行實(shí)物制作，由于壓力變送器價(jià)格昂貴，壓力傳感器的軟件部分的編寫(xiě)原因，采用了CC2430 自帶的模擬量溫度傳感器和 DS18B20 數(shù)字量溫度傳感器分別進(jìn)行模擬。在本論文主要體現(xiàn)低功耗的優(yōu)點(diǎn)，本論文的主要工作：采用無(wú)線傳輸芯片 CC2430 設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊和通信模塊等，組成無(wú)線通信模塊，實(shí)現(xiàn)了工作頻率為 的適合 ZigBee 協(xié)議的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，完成了數(shù)據(jù)采集和傳輸功能。6 系統(tǒng)的總結(jié)和展望 本文總結(jié)本文研究基于 ZigBee 技術(shù)無(wú)線壓力測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集部分，將其應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法使用明線連接的場(chǎng)合，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn) ZigBee 技術(shù)的信息傳輸平臺(tái)。其模擬實(shí)驗(yàn)二實(shí)物圖（見(jiàn)附錄 B）與源程序（見(jiàn)附錄 A）。該模擬實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)溫度的采集與顯示功能，DS18B20 溫度傳感器定時(shí)采樣，并將采集到的溫度信息廣播發(fā)送出去，另外的節(jié)點(diǎn)接收到溫度信息后通過(guò)串口向計(jì)算機(jī)上報(bào)。其模擬實(shí)驗(yàn)源程序見(jiàn)附錄 A。該實(shí)驗(yàn)主要應(yīng)用 CC2430 中的 8 通道 8～14 位模數(shù)轉(zhuǎn)換的 ADC。，說(shuō)明通信正常，數(shù)據(jù)采集正常。 六．打開(kāi)另一節(jié)點(diǎn)，此時(shí)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)紅綠燈均閃爍，表示均在發(fā)送數(shù)據(jù)，并接收到數(shù)據(jù)，PC 端串口調(diào)試助手顯示當(dāng)前溫度值。 四．將任一節(jié)點(diǎn)使用 RS232 串口線與電腦連接,連接好后用 USB 或電池給開(kāi)發(fā)板供電,打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，此時(shí)節(jié)點(diǎn)綠燈閃爍，表示正廣播發(fā)送溫度數(shù)據(jù)。 二．打開(kāi)無(wú)線溫度采集及串口通信的工程文件。該試驗(yàn)由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)完成測(cè)試, 每個(gè)節(jié)點(diǎn)均定時(shí)采集片內(nèi)溫度傳感器測(cè)得的溫度值,并廣播發(fā)送出去,節(jié)點(diǎn)在接收到對(duì)方發(fā)送的溫度值后,將對(duì)方的溫度值通過(guò) RS232 串口發(fā)送給 PC,過(guò) PC 端的串口調(diào)試助手軟件可以查看當(dāng)前溫度值。經(jīng)過(guò)這兩步完成硬件的調(diào)試工作。硬件調(diào)試的大概步驟如下:，先用萬(wàn)用表等工具，測(cè)試一下電源和地是否短路，然后根據(jù)硬件接線圖仔細(xì)檢查線路的正確性，元器件封裝的正確性，元件安裝是否符合要求。系統(tǒng)中的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開(kāi)的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試過(guò)程中被發(fā)現(xiàn)和糾正。硬件測(cè)試主要側(cè)重于檢查線路板有無(wú)斷路或短路的地方，使用的芯片及元器件有無(wú)問(wèn)題。最后，介紹了在IAR 開(kāi)發(fā)環(huán)境下，調(diào)試無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)送連接調(diào)用，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、以及將歷史數(shù)據(jù)顯示等功能，使整個(gè)系統(tǒng)的功能更加完善。它包含程序的代碼編輯、編譯、連接、調(diào)試等于一體，給編程人員提供了一個(gè)完整、方便的開(kāi)發(fā)界面和許多有效的輔助開(kāi)發(fā)工具。軟件設(shè)計(jì)是采用 IAR 來(lái)控制實(shí)現(xiàn)的。switch (frame)； //構(gòu)造數(shù)據(jù)格式WirelessSendData(MSG_TAG_ISANYCAPTAINHERE)。 = 0xffff。表 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)幀格式字節(jié)：2 2 2 0/1 0/1 可變長(zhǎng)目的地址 源地址 廣播半徑域 廣播序列號(hào)幀控制 路由幀幀載荷網(wǎng)絡(luò)層幀報(bào)頭 網(wǎng)絡(luò)層有效載荷程序流程圖如圖 所示，其具體設(shè)定如下：phyInit()； //初始化物理層while (!MACIsPutReady()) ； //MAC 層是否準(zhǔn)備完畢 = MAC_SRC_NO_ADDR。當(dāng)安全處理完成后，將返回該處理幀并且有網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行傳輸。在網(wǎng)絡(luò)層傳送的數(shù)據(jù)幀，都是根據(jù)表 所示的通用幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行構(gòu)造，并采用 MAC層數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行發(fā)送的。傳感器初始化跳過(guò)讀序列號(hào)啟動(dòng)壓力轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換成功 讀取寄存器內(nèi)容數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)發(fā)送是否圖 壓力傳感器程序流程圖 無(wú)線數(shù)據(jù)的發(fā)送 ]2[數(shù)據(jù)的發(fā)送都是以幀的格式發(fā)送的，而且只有已經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備才可從網(wǎng)絡(luò)層發(fā)送數(shù)據(jù)幀。其程序流程圖如下圖 所示。ha1Init()； // 硬件層初始化evbInit()； // CC2430 初始化phyInit()； // 初始化物理層macInit()； // 初始化 MAC 層ap1Init()； // 初始化協(xié)議棧initUART()； // 初始化串口，波特率 5600,8 位數(shù)據(jù)位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，1位停止位ENABLE＿GLOBAL＿INTERRUPT()。整體軟件流程圖如 所示。第六步 生成程序代碼，下載到 SOC 片上系統(tǒng)中。第四步 調(diào)試程序，若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，返回第二步，修改文件后繼續(xù)進(jìn)行。第二步 編輯并編譯源文件。最后在 Project/Make 命令，完成編譯和連接工程。一般默認(rèn)設(shè)置已經(jīng)可以，但對(duì)于 Debugger 的設(shè)置要注意。IAR Embedded Workbench 集成的編譯器的主要產(chǎn)品特征有：● 高 效 的 PROMable 代 碼● 完全標(biāo)準(zhǔn)的 C 兼容● 內(nèi)建對(duì)芯片的程序速度和大小優(yōu)化器● 目標(biāo)特性擴(kuò)充● 版本控制和擴(kuò)展工具支持良好● 便捷的中斷處理和模擬● 瓶頸性能分析● 高效浮點(diǎn)支持● 內(nèi)存模式選擇IAR EW 的工作界面如下圖 所示，生成程序代碼后，對(duì)于源程序的下載，可見(jiàn)圖 右上角紅框中按鈕就是 Debug 按鈕，單擊可將程序下載到 CC2430 中，完全集成了開(kāi)發(fā)嵌入式系統(tǒng)所需要的文件編輯、項(xiàng)目管理、編譯、鏈接和調(diào)試工具。IAR Systems 的 C/C++編譯器可以生成高效可靠的可執(zhí)行代碼，并且應(yīng)用程序規(guī)模越大，效果越明顯；與其他的工具開(kāi)發(fā)商相比，系統(tǒng)提示使用全局和針對(duì)具體芯片的優(yōu)化技術(shù)；連接器提供的全局類型檢測(cè)和范圍檢測(cè)對(duì)于生成目標(biāo)代碼的質(zhì)量是至關(guān)重要的。其界面友好，調(diào)試功能強(qiáng)大得到了廣泛的應(yīng)用。IAR 公司獨(dú)具特色的 CSPY 調(diào)試器，不僅可以在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)初期進(jìn)行無(wú)目標(biāo)硬件的純軟件仿真，也可以結(jié)合 IAR 公司推出的 JLink 硬件仿真器，實(shí)現(xiàn)用戶系統(tǒng)實(shí)時(shí)在線仿真調(diào)試。IAR 的 Embedded Workbench 系列適用于開(kāi)發(fā)基于 8 位、16 位以及 32 位微處理器的嵌入式系統(tǒng)，其集成開(kāi)發(fā)環(huán)境具有統(tǒng)一界面，為用戶提供了一個(gè)易學(xué)易用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，以及對(duì)各種特殊目標(biāo)的支持。 CC2430 所用的開(kāi)發(fā)環(huán)境是 IAR。因本人做的數(shù)據(jù)采集部分，液晶電路在此不做介紹。圖 供電電路電路原理圖 本章小結(jié)根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，本章首先對(duì)論文的總體設(shè)計(jì)方案畫(huà)出結(jié)構(gòu)框圖，接著通過(guò) Ti 公司提供的 CC2430 資料，利用 Protel 對(duì)原理圖進(jìn)行繪制，并對(duì)其CC2430 原理圖進(jìn)行了詳細(xì)介紹。開(kāi)關(guān) S1 用于控制電路是否供電。 電源供電電路本論文的要求低功耗，CC2430 的引腳有兩種工作電壓 和 ，考慮到就地顯示部分的液晶顯示需要用 供電，此電源設(shè)計(jì)為 供電，如圖 所示。采樣保持電路與 CC2430 的 口相連。模擬信號(hào)通過(guò) 2 腳進(jìn)入 AD585。 AD585 具有快速的采樣時(shí)間，因此可以將其用于多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，完成高頻信號(hào)和高通過(guò)率的高速 A/D 變換。如圖 所示。為了避免模擬信號(hào)變換過(guò)快致使 A/D 轉(zhuǎn)換器件來(lái)不及轉(zhuǎn)換，一般根據(jù)實(shí)際需要使用采樣保持電路對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行穩(wěn)定，使輸出穩(wěn)定。 主要模塊的設(shè)計(jì)主要模塊設(shè)計(jì)主要有采樣保持電路、電源供電電路、串口轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)。復(fù)位電路：由限流電阻 R7，濾波電容 C20 和按鍵組成，實(shí)現(xiàn)低電平復(fù)位。C11 為 ，L1 為 ,L2 為 ,L3 為 。天線電路：電路中采用非平衡天線加上一個(gè)非平衡變壓器構(gòu)成天線電路。 C18 和 C19 為 32MHz晶振的負(fù)載點(diǎn)電容，電容值取決于負(fù)載電容的大小。電源濾波電路：為得到更好的電源性能，選擇了合適的去耦電容（如C7，C8 等）對(duì)電源進(jìn)行濾波，該部分電路參考 Ti 公司濾波電容組設(shè)計(jì)。其余電路均參照 CC2430的參考設(shè)計(jì)來(lái)完成 。該電路設(shè)計(jì)原理圖如圖 所示。BYP300 壓力變送器CC2430 通信模塊 天線電池模塊天線上位機(jī) 液晶顯示報(bào)警電路CC2430 通信模塊電池模塊發(fā)送 接收?qǐng)D 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖其 CC2430 無(wú)線傳輸模塊，除天線電路外，還有接口電路、電源濾波電路、晶振電路、復(fù)位電路等。更清新的呈現(xiàn)無(wú)線壓力測(cè)量系統(tǒng)的工作原理。3 數(shù)據(jù)采集部分硬件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖前一章已對(duì)系統(tǒng)所需要的器件的已選定，對(duì)于系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)圖做了相應(yīng)的完善，如圖 所示。 本章小結(jié)正如前章所述，采用傳統(tǒng)的有線方式傳輸數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)容易受到布線、采集對(duì)象的運(yùn)動(dòng)性等條件的限制，無(wú)線通信技術(shù)的日益成熟為解決這一問(wèn)題提供了有效的途徑。這些特點(diǎn)更加適用于此系統(tǒng)。因此本論文選用 BYP300 小巧型壓力變送器。%FS/年環(huán)境相對(duì)濕度 0～95%工作溫度 40～120℃補(bǔ)償溫度 070℃ 傳感器的比較選擇根據(jù)系統(tǒng)對(duì)傳感器的要求，由表 與表 的比較，根據(jù)兩種傳感器技術(shù)指標(biāo)的比較以及測(cè)試系統(tǒng)對(duì)傳感器的要求來(lái)看，可發(fā)現(xiàn) BYP300 更具有優(yōu)勢(shì)。其主要參數(shù)如表 所示。傳感器和放大電路高度集成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不松動(dòng)，重復(fù)行好，體積小巧，易安裝；可廣泛應(yīng)用于航空航天、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、石油化工、制冷設(shè)備、工程機(jī)械等液壓系統(tǒng)產(chǎn)品及所有壓力測(cè)控領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)二次轉(zhuǎn)換線路，實(shí)現(xiàn)兩線制 4～20mA 輸出。當(dāng)壓力作用在膜片上時(shí)，電阻值發(fā)生變化并且產(chǎn)生一個(gè)與作用壓力成正比的線性輸出信號(hào)。表 PT500500 壓力變送器參數(shù)測(cè)量介質(zhì) 氣體、液體、蒸汽量程 100KPa0 0150MPa壓力形式 表壓電源電壓 24VDC（12～36VDC）輸出信號(hào) 4～20mA 0～5V 1～5V輸出形式 二線制或三線制精度等級(jí) %FS %FS %FS長(zhǎng)期穩(wěn)定性 177。因此根據(jù)需要選用兩種合適的壓力傳感器進(jìn)行比較，從而選出更能滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的傳感器。根據(jù)本論文需要場(chǎng)合，更適合選用壓力變送器。對(duì)于參數(shù)的考慮就不止上面幾個(gè)方面。當(dāng)然根據(jù)場(chǎng)合不同的需要，考慮的參數(shù)也各不相同。4. 壓力遲滯為 在 室 溫 下 及 工 作 壓 力 范 圍 內(nèi) ， 從 最 小 工 作 壓 力 和 最 大 工 作 壓 力 趨 近 某 一壓 力 時(shí) ， 傳 感 器 輸 出 之 差 。精度是指某一特定溫度（一般室溫 25℃）下應(yīng)達(dá)到的精度。 大 壓 力 范 圍最大壓力范圍是指?jìng)鞲衅髂荛L(zhǎng)時(shí)間承受的最大壓力，且不引起輸出特性永久性改變，特別是半導(dǎo)體壓力傳感器，為提高線性和溫度特性，一般都大幅度減小額定壓力范圍，因此，即使在額定壓力以上連續(xù)使用也不會(huì)被損壞。選用原則便是以最經(jīng)濟(jì)的價(jià)格買到滿足其用途、壓力量程、精度要求、溫度范圍、電和機(jī)械要求的壓力傳感器。 當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，單晶硅產(chǎn)生應(yīng)變，使直接擴(kuò)散在上面的應(yīng)變電阻產(chǎn)生與被測(cè)壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應(yīng)的電壓輸出信號(hào)。（3）壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)而構(gòu)成。（1）應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器是把壓力的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量的，應(yīng)變片是由金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的電阻體，其阻值隨壓力所產(chǎn)生的應(yīng)變而變化。 壓力傳感器簡(jiǎn)介 ]16[5壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。傳感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用是整個(gè)測(cè)試裝置的基礎(chǔ)之一。 壓力傳感器的選擇傳感器將被研究對(duì)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，是檢測(cè)與控制系統(tǒng)之首。這種解決方案能夠提高性能并滿足以 ZigBee 為基礎(chǔ)的 ISM 波段應(yīng)用對(duì)低成本，低功耗的要求。傳感器CC2430 CC2430液晶顯示報(bào)警電路無(wú)線通信 基于CC2430無(wú)線芯片設(shè)計(jì)方案 無(wú)線芯片比較選擇根據(jù)圖 與圖 無(wú)線芯片設(shè)計(jì)方案比較，既能完成設(shè)計(jì)要求又能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的原則，通過(guò)比較方案設(shè)計(jì)，只有 CC2430 采用標(biāo)準(zhǔn) 8051 處理器，CC2420 不具有，在這里我們選用 Ti 公司的 CC2430 作為本設(shè)計(jì)的主芯片。CC2430 具有高性能和低功耗的 8051 微控制器核，可以直接連接液晶與報(bào)警電路等?！?強(qiáng) 大 和 靈 活 的 開(kāi) 發(fā) 工 具 ?！?21個(gè)通用I/O引腳，其中有2個(gè)具有20mA灌電流和拉電流能力?！?帶有 2 個(gè)強(qiáng)大的