【正文】 放大器的同相輸入端151INI第一級運算放大器的反相輸入端161OUTO第一級運算放大器的輸出端引腳 名稱 I/O 功能說明1 A I 可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)選擇端。3RR1輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端4RC1輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端5RC2觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端6RR2觸發(fā)封鎖時間Ti的調(diào)節(jié)端7VSS工作電源負端8VRFI參考電壓及復位輸入端。由VS的上跳變沿觸發(fā)，使Vo輸出從低電平跳變到高電平時視為有效觸發(fā)。下面對biss0001做重點介紹：Biss0001有如下特點：.CMOS工藝.數(shù)模混合.具有獨立的高輸入阻抗運算放大器.內(nèi)部的雙向鑒幅器可有效抑制干擾.內(nèi)設延遲時間定時器和封鎖時間定時器.采用16腳DIP封裝 圖31B ISS0001引腳圖 BIS0001引腳及其功能介紹引腳名稱I/O功能說明1AI可重復觸發(fā)和不可重復觸發(fā)選擇端。 這些特點適合本系統(tǒng)設計需要，故采用cc2430芯片。.帶有 2 個強大的支持幾組協(xié)議的USART，以及1 個符合IEEE 規(guī)范的MAC 計時器，1 個常規(guī)的16 位計時器和2 個8 位計時器。.集成了14 位模(wei4 mo2)數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC。.數(shù)字化的RSSI/LQI 支持和強大的DMA 功能。.硬件支持CSMA/CA 功能。. μA 的流耗，外部的中斷或RTC 能喚醒系統(tǒng)。. GHz 的 RF 無線電收發(fā)機。數(shù)據(jù)傳輸采用的是cc2430芯片，進行無線通信。采用的是SS668為離子型煙霧探測設備，適用于安裝在少煙、禁煙場所，用來探測煙霧有無，當一定量煙霧進入SS668煙霧傳感器的反應腔，傳感器發(fā)出聲光警報，并向采集器輸出告警信號，通過SS668能夠準確地檢測到煙霧，為火災預防和早期發(fā)現(xiàn)提供幫助。熱電型紅外線傳感器具有下列幾項特征：(1) 由于系檢知從物體放射出出來的紅外線，所以不必直接接觸就能夠感知物體表面的溫度，故人體檢知以及移動中物體的溫度當然均能以非接觸之方式測得。AT89C51單片機可為您提供許多高性價比的應用場合，可靈活應用于各種控制領域。根據(jù)以上分析結(jié)果,在本設計中應用的是AT89C51。與普通的數(shù)據(jù)傳輸不同，本系統(tǒng)采用的是無線技術進行的信息的傳輸。系統(tǒng)完成傳感器與cc2430芯片的進行信號采集，cc2430與AT89c51的連接，AT89c51與GSM模塊的傳輸。下面的章節(jié)將重點介紹各部件的功能及應用。[9]本設計是基于無線傳輸技術的家庭小區(qū)安全報警的相關設計內(nèi)容，包括火災報警，燃氣泄漏報警及防盜報警的設計，包括ZigBee各個傳感器，無線技術模塊，單片機和GSM模塊，供電模塊幾大部分構成。該模塊集射頻電路和基帶于一體，向用戶提供標準的AT命令接口，為數(shù)據(jù)、語音和短消息供快速、可靠、安全的傳輸。TC35i模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊、閃存、ZIF連接器、天線接口等六部分組成。物理特性方面，前者頻譜較低，波長較長，穿透力較差，但傳送的距離較遠，而手機發(fā)射功率較強，耗電量較大，因此待機時間較短；而后者的頻譜較高，波長較短，穿透力佳，但傳送的距離短，其手機的發(fā)射功率較小，待機時間則相應地較長。目前世界上主要的兩大GSM系統(tǒng)為GSM 900及GSM1800，由于采用了不同頻率，因此適用的手機也不盡相同。GSM系統(tǒng)包括 GSM 900：900MHz、GSM1800：1800MHz 及 GSM1900、1900MHz等幾個頻段 。發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)幀被送入RAM中的128字節(jié)的緩存區(qū)進行相應的幀打包和拆包操作。其MAC層的幀格式為　頭幀＋數(shù)據(jù)幀＋校驗幀；PHY層的幀格式為,同步幀＋PHY頭幀＋MAC幀,幀頭序列的長度可以通過寄存器的設置來改變。CC2430的主要性能參數(shù)如下： (1)工作頻帶范圍：～ 5 GHz；　(2)；(3)數(shù)據(jù)速率達250 kbit/s碼片速率達2 MChip/s；(4)采用oQPSK調(diào)制方式；(5)超低電流消耗（RX:,TX:）高接收靈敏度（99 dBm）；(6)抗鄰頻道干擾能力強(39 dB)；(7)內(nèi)部集成有VCO、LNA、PA以及電源整流器　采用低電壓供電(～)；(8)輸出功率編程可控；(9) ＭＡＣ層硬件可支持自動幀格式生成、同步插入與檢測、16bit CRC校驗、電源檢測、完全自動MAC層安全保護(CTR,CBC－MAC,CCM)；(10)與控制微處理器的接口配置容易(4總線SPI接口)；(11)采用QLP48封裝，外形尺寸只有７７ｍｍ。.高保密性：64位出廠編號和支持AES128加密。.網(wǎng)絡容量大：可支持達65000個節(jié)點。Zigbee 技術的特點：.省電：兩節(jié)五號電池支持長達6個月到2年左右的使用時間 .可靠：采用了碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；節(jié)點模塊之間具有自動動態(tài)組網(wǎng)的功能，信息在整個Zigbee網(wǎng)絡中通過自動路由的方式進行傳輸，從而保證了信息傳輸?shù)目煽啃?。通常，符合如下條件之一的應用，就可以考慮采用Zigbee技術做無線傳輸： .需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點多；.要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，而要求設備成本低；.要求數(shù)據(jù)傳輸可性高，安全性高；.設備體積很小，不便放置較大的充電電池或者電源模塊；.電池供電；.地形復雜，監(jiān)測點多，需要較大的網(wǎng)絡覆蓋；.現(xiàn)有移動網(wǎng)絡的覆蓋盲區(qū)；.使用現(xiàn)存移動網(wǎng)絡進行低數(shù)據(jù)量傳輸?shù)倪b測遙控系統(tǒng)。另外它還可以對局部區(qū)域內(nèi)移動目標例如城市中的車輛進行定位。因而深入理解這個來自國外的新技術，再組織一個在這幾個方面都有豐富經(jīng)驗的配套的隊伍，本身就不是一件容易的事情，因而，到目前為止，國內(nèi)目前除了成都西谷曙光數(shù)字技術有限公司，真正將Zigbee技術開發(fā)成產(chǎn)品，并成功地用于解決幾個領域的實際生產(chǎn)問題而外，尚未見到其它報道。Zigbee技術是隨著工業(yè)自動化對于無線通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蠖a(chǎn)生的，Zigbee網(wǎng)絡省電、可靠、成本低、容量大、安全，可廣泛應用于各種自動控制領域。每個Zigbee 網(wǎng)絡節(jié)點不僅本身可以與監(jiān)控對對象，例如傳感器連接直接進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，它還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡節(jié)點傳過來的數(shù)據(jù)資料。例如，你可以通過互聯(lián)網(wǎng)在北京監(jiān)控云南某地的一個Zigbee控制網(wǎng)絡。正因此，經(jīng)過人們長期努力，ZigBee協(xié)議在2003年中通過后，于2004正式問世了。目錄第1章 前 言 1 ZigBee即使的發(fā)展狀況 1 Zigbee技術的應用領域及其特點 1 GSM技術簡介 3第2章 系統(tǒng)總體設計方案 5 設計要求 5 系統(tǒng)主機部分方案分析 5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集部分分析 5 5 6 6 6第3章 系統(tǒng)硬件設 8 傳感器的選取設計 8 熱電式紅外傳感器原理及說明 8 氣體傳感器的選取 11 燃氣泄露傳感器 13 ZigBee模塊介紹 14 傳感器與cc2430的連接 18 AT89C51功能介紹 18 AT89C51主要技術參數(shù) 18 功能特性概述 19 引腳功能說明 19 單片機外圍電路設計 21 GSM模塊 21 TC35I簡單介紹 21 TC35I引腳介紹 22 TC35I開發(fā)技巧 23 TC35I與T89C51連接圖 23 AT89C51單片機與PC機的串口通信 24 串口電路 24 一般說明 25第4章 系統(tǒng)軟件設計 26 軟件流程圖 26 軟件編程 26致謝 33參考文獻 34第1章 前 言 ZigBee技術的發(fā)展狀況在藍牙技術的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)藍牙技術盡管有許多優(yōu)點，但仍存在許多缺陷。對工業(yè)，家庭自動化控制和遙測遙控領域而言，藍牙技術顯得太復雜，功耗大，距離近，組網(wǎng)規(guī)模太小等，而工業(yè)自動化對無線通信的需求越來越強烈。 Zigbee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡平臺，十分類似現(xiàn)有的移動通信的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一個Zigbee網(wǎng)絡數(shù)傳模塊類似移動網(wǎng)絡的一個基站，在整個網(wǎng)絡范圍內(nèi)，它們之間可以進行相互通信；每個網(wǎng)絡節(jié)點間的距離可以從標準的75米，到擴展后的幾百米，甚至幾公里；另外整個Zigbee網(wǎng)絡還可以與現(xiàn)有的其它的各種網(wǎng)絡連接。不同的是，Zigbee網(wǎng)絡主要是為自動化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立，而移動通信網(wǎng)主要是為語音通信而建立；每個移動基站價值一般都在百萬元人民幣以上，而每個Zigbee基站卻不到1000元人民幣。 除此之外，每一個Zigbee網(wǎng)絡節(jié)點（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內(nèi)，和多個不承擔網(wǎng)絡信息中轉(zhuǎn)任務的孤立的子節(jié)點（RFD）無線連接。盡管，國內(nèi)不少人已經(jīng)開始關注Zigbee這們新技術，而且也有不少單位開始涉足Zigbee技術的開發(fā)工作，然而，由于Zigbee 本身是一種新的系統(tǒng)集成技術，應用軟件的開發(fā)必須和網(wǎng)絡傳輸，射頻技術和底層軟硬件控制技術結(jié)合在一起。 Zigbee技術的應用領域及其特點 Zigbee技術的目標就是針對工業(yè)，家庭自動化，遙測遙控，汽車自動化、農(nóng)業(yè)自動化和醫(yī)療護理等，例如燈光自動化控制，傳感器的無線數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，油田，電力，礦山和物流管理等應用領域。（成都西谷曙光數(shù)字技術公司的專利技術）。.使用GPS效果差，或成本太高的局部區(qū)域移動目標的定位應用。 .時延短：針對時延敏感的應用做了優(yōu)化，通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短。.安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用通用的AES128。[2]本設計中采用的ZigBee芯片是cc2430芯片，CC2430是TI/ kbit/s可以實現(xiàn)多點對多點的快速組網(wǎng)。CC2430只需要極少的外圍元器件，它的外圍電路包括晶振時鐘電路、射頻輸入／輸出匹配電路和微控制器接口電路3個部分?？梢圆捎?6位CRC校驗來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。[5] GSM技術簡介GSM全名為：Global System for Mobile Communications，中文為全球移動通訊系統(tǒng)，俗稱全球通，由歐洲開發(fā)的數(shù)字移動電話網(wǎng)絡標準，它的開發(fā)目的是讓全球各地共同使用一個移動電話網(wǎng)絡標準，讓用戶使用一部手機就能行遍全球。 GSM系統(tǒng)有幾項重要特點：防盜拷能力佳、網(wǎng)絡容量大、手機號碼資源豐富、通話清晰、穩(wěn)定性強不易受干擾、信息靈敏、通話死角少、手機耗電量低。前者發(fā)展的時間較早，使用的國家較多，后者發(fā)展的時間較晚，使用的國家也較少。本設計采用GSM模塊是西門子工業(yè)級GSM模塊TC35i，它可以快速安全地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的短消息服務(Short Message Service)。它設計緊湊，大大縮小了產(chǎn)品體積，與GSM2／2+兼容，符合ETSI標準GSM0707和GSM0705，~ V，兼容雙頻（GSM 900/GSM l800）工作，具有RS232數(shù)據(jù)通信口。TC35i有40個引腳通過ZIF連接器引出。重點在于ZigBee芯片和GSM模塊的選擇，以上則簡單介紹了這兩個模塊的應用問題。第2章 系統(tǒng)總體設計方案 設計要求基于單片機控制，完成信號采集及傳輸系統(tǒng)設計。 系統(tǒng)主機部分方案分析本系統(tǒng)設計的目標為：獲得各個傳感器所采集到的信息，經(jīng)過預處理、數(shù)字化后，在存儲介質(zhì)中存儲，沒采集一組信息后進行相應處理。根據(jù)以上任務的需求，對微處理器的選擇提出了一下要求：（1）具有柔性化的特點，即可為不同的應用場合定制，并支持在線修改程序代碼；（2）具有結(jié)構緊湊，專一性強的特點；（3）有高的運算速率；（4）具有較強的控制性能。AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含4K bytes的可反復擦寫的只讀程序存貯器（PEROM）和128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲單元，功能強大[5]。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集部分分析防盜部分采用的是熱電式紅外傳感器，熱電型紅外線傳感器系利用熱電效果，其材料則使用強介質(zhì)陶瓷體 (Dielectric Ceramic)，鉭酸鋰(LiTaO3)等單結(jié)晶及PVDF 等有機材料。 (2) 熱電型紅外線傳感器系接受檢知對象物所發(fā)出的紅外線，所以并不需要校對投光器、受光器之光軸等煩瑣的作業(yè)。該防燃氣泄露部分采用的是Jdpr30它采用微處理器控制，自動復位，高穩(wěn)定性傳感器，故障自動檢測功能，采用SMT工藝制造，可聯(lián)動機械手、電磁閥、排風扇 探測天然氣、液化石油氣 。因為CC2430 芯片具有以下主要特點：.高性能和低功耗的8051 微控制器核。.優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性。 μA 的流耗，外部的中斷能喚醒系統(tǒng)。.轎寬的電壓范圍（～ V）。.具有電池監(jiān)測和溫度感測(ju you dian chi jian ce he wen du gan ce)功能。.集成 AES128 安全協(xié)處理器。.強大和靈活的開發(fā)工具。系統(tǒng)設計結(jié)構框圖如下圖所示：紅外傳感器氣體傳感器燃氣泄漏傳感器ZigBee模 塊CC2430