基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的LED路燈遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
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圖2.3 CC2480/ZigBee模塊電路圖
在CC2480的內(nèi)部整合了ZigBee射頻前端和內(nèi)存，片內(nèi)具有128 KB Flash、8 KB SRAM、2路12位的ADC、4個(gè)軟件計(jì)時(shí)器、復(fù)位電路、SPI和UART通信端口等硬件資源。CC2480采用CMOS工藝，工作電流僅為27 mA。當(dāng)系統(tǒng)處于空閑時(shí)，CC2480能自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，并能實(shí)現(xiàn)休眠與主動(dòng)模式的超短時(shí)間轉(zhuǎn)換，電路晶振XTAL1選用32MHz，晶振XTAL2選用32.768kHz。32.768kHz的晶振用于睡眠模式給期間提供時(shí)序，這樣降低電流、可以減少功耗。這樣特別適合對(duì)功耗和電池壽命要求嚴(yán)格的應(yīng)用場(chǎng)合。CC2480采用7mm×7mm QLP封裝，共有48個(gè)引腳?？煞譃镮／O端口線引腳、電源線引腳和控制線引腳3類。CC2480模塊可以直接與上位機(jī)之間通過串口通信，本系統(tǒng)選用異步串口模式。
1.4微控制器電路設(shè)計(jì)
MSP430是一類具有16位總線的帶FLASH的單片機(jī)，由于其性價(jià)比和集成度高，受到廣大技術(shù)開發(fā)人員的青睞.它采用16位的總線，外設(shè)和內(nèi)存統(tǒng)一編址，尋址范圍可達(dá)64K，還可以外擴(kuò)展存儲(chǔ)器.具有統(tǒng)一的中斷管理，微控制器具體連接電路圖如圖2.4所示。
圖2.4控制模塊MSP430電路圖
MSP430具有豐富的片上外圍模塊，片內(nèi)有精密硬件乘法器、兩個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)14路的12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)看門狗、6路P口、兩路USART通信端口、一個(gè)比較器、一個(gè)DCO內(nèi)部振蕩器和兩個(gè)外部時(shí)鐘，支持8MHz的時(shí)鐘。因?yàn)槭荈LASH型，則可以在線對(duì)單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試和下載，且JTAG口直接和FET（FLASH EMULATION TOOL）的相連，不須另外的仿真工具，方便實(shí)用，而且，可以在超低功耗模式下工作，對(duì)環(huán)境和人體的輻射小，測(cè)量結(jié)果為100mw左右的功耗（電流為14mA左右)，可靠性能好，加強(qiáng)電干擾運(yùn)行不受影響，適應(yīng)工業(yè)級(jí)的運(yùn)行環(huán)境。MSP430單片機(jī)的P3.4、P3.5端口設(shè)置成串口0（ΜSART0）的收發(fā)口與CC2480的異步串口相連，它們之間實(shí)現(xiàn)串口通信。單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給CC2480，CC2480就可以無線發(fā)送出去，CC2480接收到無線數(shù)據(jù)也透明傳送給單片機(jī)。
2軟件流程設(shè)計(jì)
在本系統(tǒng)中，ZigBee協(xié)議可以應(yīng)用于所有的節(jié)點(diǎn)，因?yàn)閆igBee協(xié)議具有很多的實(shí)用函數(shù)，例如設(shè)備離開或者加入網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)建一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，父節(jié)點(diǎn)和子結(jié)點(diǎn)的搜索，網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)幀的發(fā)送，數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接受等等。系統(tǒng)工作的過程中，協(xié)調(diào)器主要進(jìn)行無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建和負(fù)責(zé)接收節(jié)點(diǎn)發(fā)送回來的路燈信息，依據(jù)路燈的狀況將控制信號(hào)發(fā)送給路燈節(jié)點(diǎn)。路由器節(jié)點(diǎn)處在監(jiān)控狀態(tài)，負(fù)責(zé)獲取其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的信息并判斷是不是需要進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，與此同時(shí)把自身路燈的信息傳送給協(xié)調(diào)器；接受協(xié)調(diào)器的控制信號(hào)來控制路燈的工作狀態(tài)。終端節(jié)點(diǎn)功能是最簡(jiǎn)單的，只需要負(fù)責(zé)隨時(shí)接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的控制命令，并向上一級(jí)返回路燈當(dāng)前的狀態(tài)。
系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，首先對(duì)CC2480進(jìn)行初始化，協(xié)調(diào)器運(yùn)行初始化協(xié)議，同時(shí)打開中斷。此后軟件程序運(yùn)行創(chuàng)建新網(wǎng)絡(luò)，一旦網(wǎng)絡(luò)能夠成功創(chuàng)建，就對(duì)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器物理地址、當(dāng)前建立網(wǎng)絡(luò)的ID號(hào)以及頻道號(hào)進(jìn)行顯示。協(xié)調(diào)器軟件流程圖如圖3.1所示。對(duì)于路由器節(jié)點(diǎn)，首先對(duì)CC2480進(jìn)行初始化，此后傳感器的電源接通，并且對(duì)協(xié)議棧進(jìn)行初始化，同時(shí)發(fā)送信號(hào)以請(qǐng)求加入網(wǎng)絡(luò)，等待網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器或前面的路由器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行響應(yīng)，將網(wǎng)絡(luò)地址分配給自身。假如成功加入了網(wǎng)絡(luò)，通過串口擴(kuò)展口能夠獲取網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址、路由節(jié)點(diǎn)自己的物理地址和接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器或前面路由節(jié)點(diǎn)的物理地址等數(shù)據(jù)。路由器節(jié)點(diǎn)軟件流程圖如圖3.2所示。在終端節(jié)點(diǎn)上程序同樣首先對(duì)CC2480進(jìn)行初始化，傳感器電源接通，此后初始化協(xié)議棧，與此同時(shí)發(fā)送信號(hào)請(qǐng)求加入網(wǎng)絡(luò)，并且等待前面的路由器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行響應(yīng)，將網(wǎng)絡(luò)地址分配給自身。假如成功的加入了網(wǎng)絡(luò)，也能夠通過串口擴(kuò)展口獲取所加入網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)地址、自己的物理地址和加入的路由節(jié)點(diǎn)的物理地址等所有數(shù)據(jù)信息。終端節(jié)點(diǎn)程序流程圖如圖3.3所示。
圖3.1協(xié)調(diào)器程序流程圖
評(píng)論