基于zigbee的磁場檢測系統(tǒng)

1、<p>　　計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院</p><p>　　《ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)原理》課程設(shè)計報告</p><p>　　2017年 06 月</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractI

2、I</p><p><b>　　1 設(shè)計目的1</b></p><p><b>　　2 設(shè)計內(nèi)容2</b></p><p>　　2.1 磁場檢測系統(tǒng)的工作原理2</p><p>　　2.2 設(shè)計方案2</p><p><b>　　3 實驗器材2</b

3、></p><p><b>　　4 實驗電路圖3</b></p><p>　　5相關(guān)模塊的性能參數(shù)6</p><p>　　6 軟件程序功能實現(xiàn)模塊6</p><p>　　6.1應(yīng)用層代碼6</p><p><b>　　6.2顯屏程序8</b></p>

4、;<p>　　7 實物展示14</p><p><b>　　8 小組分工15</b></p><p><b>　　9 設(shè)計總結(jié)15</b></p><p>　　10實驗小組成員評分16</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p>

5、;<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會的發(fā)展，無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的越來越快，作為無線網(wǎng)絡(luò)中的zigbee也是大受關(guān)注。</p><p>　　本課題研究的是基于ZigBee技術(shù)，設(shè)計和實現(xiàn)了一種無線傳輸檢測磁場新的解決方案。設(shè)計以電腦控制端、ZigBee技術(shù)、霍爾傳感器模塊等硬件模塊組成的檢測系統(tǒng)。實現(xiàn)當(dāng)有磁場靠近傳感器時指示燈亮并且上

6、位機有提示的功能。使得磁場檢測變得方便簡潔。</p><p>　　關(guān)鍵字：ZigBee；干簧管傳感器；磁場檢測</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the rise of the Internet of things, ZigBee technology with its unique advan

7、tage is to provide us with more high quality convenient technological achievements. </p><p>　　This topic research is based on ZigBee technology, designed and implemented a new wireless transmission test magn

8、etic field solution. Design with computer control end, ZigBee technology, hall sensor module of hardware module testing system. Implementation when there is a magnetic field sensor near the indicator and the upper machin

9、e has the function of the tip. Make the magnetic field detection becomes convenient and concise.</p><p>　　[key words] ZigBee Misensor Magnetic field detection</p><p><b>　　1 設(shè)計目的</b

10、></p><p>　　本次設(shè)計要求實現(xiàn)一個PC端可以接收到下位機傳來的數(shù)據(jù)并判斷周圍是否有強烈磁場的功能。PC端控制軟件可以用VB語言，對VB串口控件要熟悉的掌握。同時要求學(xué)生對CC2530芯片編程和zigbee協(xié)議棧有相當(dāng)程度的理解以及熟練的應(yīng)用，熟悉ZigBee串口以及中斷的使用，會基本的C語言熟練掌握IAR FOR 8051軟件的用與程序下載以及手機軟件開發(fā)環(huán)境。</p><p&

11、gt;<b>　　2 設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　2.1 磁場檢測系統(tǒng)的工作原理</p><p>　　我們運用干簧管傳感器采集到的信號傳輸給系統(tǒng)處理核心單片機CC2530。當(dāng)出現(xiàn)磁場時時，磁場會使干簧管傳感器中密封于一裝填有高純度的惰性氣體玻璃管中的端點處分隔的距離僅約幾個微米兩片簧片端點位置附近產(chǎn)生不同的極性， 結(jié)果兩片不同極性的簧片將互相吸引并閉合，電路

12、由高電平變成低電平。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計方案</b></p><p>　?。?）了解干簧管傳感器工作原理，根據(jù)原理畫好PCB原理圖。</p><p>　?。?）根據(jù)PCB原理圖自制PCB板電路，將液晶屏，干簧管,CC2530單片機等相關(guān)元件設(shè)備進(jìn)行集成。</p><p>　?。?）測試PCB電路，檢

13、查相關(guān)電路能否正常工作，以及核心板的能否正常調(diào)試。</p><p>　?。?）在完成電路調(diào)試后，用jlink下載器下載調(diào)試程序成功完成程序?qū)ο嚓P(guān)元件的驅(qū)動。</p><p>　?。?）實驗完成后做好相應(yīng)的實驗總結(jié)。</p><p><b>　　3 實驗器材</b></p><p>　　此處用CC2530芯片用作接收信息和

14、控制芯片，實現(xiàn)無線遙控，單跳控制距離可以達(dá)到100米以上，L298N驅(qū)動模塊(驅(qū)動電機)</p><p><b>　　干簧管傳感器</b></p><p><b>　　磁鐵</b></p><p>　　電腦和ZigBee核心板和JLINK下載模塊及其相關(guān)的驅(qū)動</p><p>　　杜邦線若干，電池若

15、干（最好是可以充電的）</p><p>　　4 實驗電路圖和系統(tǒng)框圖</p><p>　　圖3.1 干簧管傳感器接口電路</p><p>　　圖3.2 終端電路圖</p><p><b>　　協(xié)調(diào)器原理圖</b></p><p><b>　　協(xié)調(diào)器PCB圖</b><

16、/p><p>　　圖3.3 終端PCB圖</p><p>　　5相關(guān)模塊的性能參數(shù)</p><p>　　Zigbee核心板介紹</p><p>　　CC2530是TI 公司推出的最新一代ZigBee標(biāo)準(zhǔn)芯片，適用于2.4GHz、IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE應(yīng)用。CC2530包括了極好性能的一流RF收發(fā)器，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)增強性80

17、51 MCU，系統(tǒng)中可編程的閃存，8KB RAM以及許多其它功能強大的特性，可廣泛應(yīng)用在2.4-GHzIEEE 802.15.4系統(tǒng)，RF4CE遙控制系統(tǒng)，ZigBee系統(tǒng)，家庭/建筑物自動化，照明系統(tǒng)，工業(yè)控制和監(jiān)視，低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，消費類電子和衛(wèi)生保健。</p><p>　　CC2530改進(jìn)了CC2430 RF性能，多達(dá)32/64/128/256KB閃存以支持更多、更廣泛應(yīng)用，強大地

18、址識別和數(shù)據(jù)包處理引擎， 能夠很好的匹配RF前端，封裝更小，IR一代電路以及支持ZigBee 2007/PRO 和ZigBee RF4CE。</p><p>　　CC2530模塊性能和參數(shù)如下：</p><p>　　ZigBee標(biāo)準(zhǔn)2.4G收發(fā)器;</p><p>　　支持802.15.4、ZigBee2007、ZigBee PRO和ZigBeeRF4CE標(biāo)準(zhǔn)。&l

19、t;/p><p>　　增強型8051微控制器。</p><p>　　32/64/128/256KB閃存。</p><p><b>　　8KB RAM。</b></p><p>　　2個UART/12位ADC。</p><p><b>　　4個定時器。</b></p>

20、<p><b>　　21個通用I/O。</b></p><p><b>　　4種供電模式。</b></p><p>　　2.0-3.6V工作電壓。</p><p>　　RSSI/LQI支持。</p><p><b>　　DMA功能。</b></p>&

21、lt;p>　　支持CSMA/CA。</p><p>　　AES加密協(xié)處理器。</p><p>　　最大輸出功率10dBm。</p><p>　　接收靈敏度-97dBm。</p><p><b>　　RX：24mA。</b></p><p><b>　　TX：29mA。</b&

22、gt;</p><p><b>　　低功耗：0.4uA</b></p><p>　　適合嵌入產(chǎn)品當(dāng)中的尺寸：長34mm X 寬23mm</p><p>　　通訊距離更遠(yuǎn)，組網(wǎng)更靈活，帶有TI全球唯一地址編碼</p><p>　　干簧管傳感器性能參數(shù)</p><p>　　1、采用進(jìn)口常開型干簧管2

23、、比較器輸出，信號干凈，波形好，驅(qū)動能力強，超過15mA。3、工作電壓3.3V-5V4、輸出形式 ：數(shù)字開關(guān)量輸出（0和1）5、設(shè)有固定螺栓孔，方便安裝6、小板PCB尺寸：3.2cm x 1.4cm7、使用寬電壓LM393比較器 </p><p>　　8、干簧管需要和磁鐵配合使用，在感應(yīng)到有一定的磁力的時候，會呈導(dǎo)通狀態(tài)，模塊輸出低電平，無磁力時，呈斷開狀態(tài)，輸出高電平，干簧管與磁鐵的感應(yīng)距離在1.5c

24、m之內(nèi)，超出不靈敏或會無觸發(fā)現(xiàn)象。</p><p>　　9、模塊DO輸出端可以與單片機I/O口直接相連，通過單片機可以檢測干簧管的觸發(fā)狀態(tài)。</p><p>　　10.模塊DO輸出端與繼電器IN端相連，組成大功率干簧管開關(guān)，直接控制高電壓。</p><p>　　6 軟件程序功能實現(xiàn)模塊</p><p><b>　　6.1應(yīng)用層代碼&

25、lt;/b></p><p>　　Zigbee協(xié)議棧部分程序</p><p>　　#include "ZComDef.h"</p><p>　　#include "hal_mcu.h"</p><p>　　#include "hal_defs.h"</p><

26、;p>　　#include "SampleAppHw.h"</p><p>　　/******************************************************************************</p><p>　　* CONSTANTS</p><p><b>　　*/</b&g

27、t;</p><p>　　/* NOTE: A jumper on SmartRF05 header P18 is used to select device start-up as</p><p>　　* a ZigBee Coordinator. The jumper connects GPIO pins P0.2 and P0.3:</p><p&

28、gt;　　* On SmartRF05 Rev 1.3 or earlier: P0.2=P18 pin 7, P0.3=P18 pin 9</p><p>　　* On SmartRF05 Rev 1.7 or later: P0.2=P18 pin 9, P0.3=P18 pin 11</p><p><b>　　*/</b>&

29、lt;/p><p>　　#define JUMPERIN_BIT BV(2) //P0.2</p><p>　　#define JUMPERIN_SEL P0SEL</p><p>　　#define JUMPERIN_DIR P0DIR</p><p>　　#define JUMPERIN P0</p><

30、p>　　#define JUMPEROUT_BIT BV(3) //P0.3</p><p>　　#define JUMPEROUT_SEL P0SEL</p><p>　　#define JUMPEROUT_DIR P0DIR</p><p>　　#define JUMPEROUT P0</p><p>　　/*******

31、***********************************************************************</p><p>　　* @fn readCoordinatorJumper</p><p><b>　　*</b></p><p>　　* @brief Checks for a jump

32、er between 2 GPIO pins to determine if the device</p><p>　　* should start-up as a ZigBee Coordinator</p><p><b>　　*</b></p><p>　　* @return TRUE if the jumper is

33、 there, FALSE if not</p><p><b>　　*/</b></p><p>　　uint8 readCoordinatorJumper( void )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uint8 i,j;</p><p>　

34、　uint8 result;</p><p>　　JUMPERIN_SEL &= ~(JUMPERIN_BIT);</p><p>　　JUMPERIN_DIR &= ~(JUMPERIN_BIT);</p><p>　　JUMPEROUT_SEL &= ~(JUMPEROUT_BIT);</p><p>　　JU

35、MPEROUT_DIR |= JUMPEROUT_BIT;</p><p>　　// Start with output bit OFF</p><p>　　JUMPEROUT &= ~(JUMPEROUT_BIT);</p><p>　　for ( i = 0; i < 8; i++ )</p><p><b>　　

36、{</b></p><p>　　for ( j = 0; j < 8; j++ )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　// Burn time for input to see change</p><p>　　result = JUMPERIN & JUMPERIN_

37、BIT;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　j = i & 0x01;</p><p>　　if (((j == 0) && (result != 0)) ||</p><p>　　((j != 0) && (result != JUMPERIN_BIT)

38、))</p><p><b>　　{</b></p><p>　　return ( FALSE );</p><p><b>　　}</b></p><p>　　// Toggle the output bit</p><p>　　JUMPEROUT ^= JUMPEROUT

39、_BIT;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　return ( TRUE );</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　7 實物展示</b></p><p><b>　　8 設(shè)計總結(jié)<

40、;/b></p><p>　　經(jīng)過這一段時間的課程實踐，我們收獲頗多。在老師的幫助與指點下，我們從對ZigBee幾乎一無所知到畫底板原理圖、PCB圖，制板焊接等，到寫程序、下載程序、調(diào)試程序的過程中，我們遇到了很多困難，但最后都在自己的努力和同學(xué)的幫助下順利完成了課程實踐。我們不僅學(xué)會了有些實用的東西，就像畫電路圖、制板、焊接、用j-link下載程序等各種技巧與方式，還明白了團(tuán)結(jié)的力量是巨大的，收獲了友誼。

41、分工合作讓我們的工作變得更簡單，同時也大大提高了工作效率。不管我們做出來的東西是好是壞，最起碼我們從中學(xué)到了知識、技巧，我們學(xué)到的才是屬于我們的。這次課程實踐是給們留下了深刻的印象，感謝老師和同學(xué)在實踐過程中給予的幫助，我們受益匪淺！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]無線龍，zigbee無線網(wǎng)絡(luò)原理[M]，北京：冶金工業(yè)出版社.

42、</p><p>　　[2]Yu Chengbo.Liu Yanfei.Wang Cheng Research on ZigBee wireless work based on Modbus protocol 20092.</p><p>　　[3]許洪華.劉科基于Modbus協(xié)議的ZigBee工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計[期刊論文]-微計算機信息 2009.</p><p>

43、;　　[4]劉桂臣.陽憲惠 Modbus報文有線/無線混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn) 2008.</p><p>　　[5]涂煊.彭瑜.周怡颋 Modbus通信協(xié)議的紫蜂無線傳輸網(wǎng)絡(luò)的研究[期刊論文]-自動化儀表 2007.</p><p>　　[6]Zig,Bee Alliance ZigBee-specification 2005.</p><p>　　[7]Willig A.

44、Matheus K.Wolisz A Wireless technology in works[外文期刊] 2005(06)引證文獻(xiàn).</p><p>　　[7]葉瓊?cè)?楊冠魯光伏發(fā)電無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[期刊論文]-黎明職業(yè)大學(xué)學(xué)報 2012.</p><p>　　10實驗小組成員評分</p><p>　　《zigbee課程設(shè)計》成績單</p>&