基于無線傳感器網(wǎng)絡的LED路燈遠程控制系統(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個軟件計時器、復位電路、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。當系統(tǒng)處于空閑時，CC2480能自動進入休眠狀態(tài)，并能實現(xiàn)休眠與主動模式的超短時間轉換，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序，這樣降低電流、可以減少功耗。這樣特別適合對功耗和電池壽命要求嚴格的應用場合。CC2480采用7mm×7mm QLP封裝，共有48個引腳?？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微控制器電路設計
MSP430是一類具有16位總線的帶FLASH的單片機，由于其性價比和集成度高，受到廣大技術開發(fā)人員的青睞.它采用16位的總線，外設和內(nèi)存統(tǒng)一編址，尋址范圍可達64K，還可以外擴展存儲器.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16位定時器、一個14路的12位的模數(shù)轉換器、一個看門狗、6路P口、兩路USART通信端口、一個比較器、一個DCO內(nèi)部振蕩器和兩個外部時鐘，支持8MHz的時鐘。因為是FLASH型，則可以在線對單片機進行調(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，方便實用，而且，可以在超低功耗模式下工作，對環(huán)境和人體的輻射小，測量結果為100mw左右的功耗（電流為14mA左右)，可靠性能好，加強電干擾運行不受影響，適應工業(yè)級的運行環(huán)境。MSP430單片機的P3.4、P3.5端口設置成串口0（ΜSART0）的收發(fā)口與CC2480的異步串口相連，它們之間實現(xiàn)串口通信。單片機發(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。
2軟件流程設計
在本系統(tǒng)中，ZigBee協(xié)議可以應用于所有的節(jié)點，因為ZigBee協(xié)議具有很多的實用函數(shù)，例如設備離開或者加入網(wǎng)絡，創(chuàng)建一個新的網(wǎng)絡，父節(jié)點和子結點的搜索，網(wǎng)絡信標幀的發(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)器主要進行無線傳感器網(wǎng)絡的創(chuàng)建和負責接收節(jié)點發(fā)送回來的路燈信息，依據(jù)路燈的狀況將控制信號發(fā)送給路燈節(jié)點。路由器節(jié)點處在監(jiān)控狀態(tài)，負責獲取其他節(jié)點發(fā)送來的信息并判斷是不是需要進行轉發(fā)，與此同時把自身路燈的信息傳送給協(xié)調(diào)器；接受協(xié)調(diào)器的控制信號來控制路燈的工作狀態(tài)。終端節(jié)點功能是最簡單的，只需要負責隨時接收協(xié)調(diào)器發(fā)送的控制命令，并向上一級返回路燈當前的狀態(tài)。
系統(tǒng)投入運行時，首先對CC2480進行初始化，協(xié)調(diào)器運行初始化協(xié)議，同時打開中斷。此后軟件程序運行創(chuàng)建新網(wǎng)絡，一旦網(wǎng)絡能夠成功創(chuàng)建，就對相應的網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器物理地址、當前建立網(wǎng)絡的ID號以及頻道號進行顯示。協(xié)調(diào)器軟件流程圖如圖3.1所示。對于路由器節(jié)點，首先對CC2480進行初始化，此后傳感器的電源接通，并且對協(xié)議棧進行初始化，同時發(fā)送信號以請求加入網(wǎng)絡，等待網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器或前面的路由器節(jié)點進行響應，將網(wǎng)絡地址分配給自身。假如成功加入了網(wǎng)絡，通過串口擴展口能夠獲取網(wǎng)絡的網(wǎng)絡地址、路由節(jié)點自己的物理地址和接入網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器或前面路由節(jié)點的物理地址等數(shù)據(jù)。路由器節(jié)點軟件流程圖如圖3.2所示。在終端節(jié)點上程序同樣首先對CC2480進行初始化，傳感器電源接通，此后初始化協(xié)議棧，與此同時發(fā)送信號請求加入網(wǎng)絡，并且等待前面的路由器節(jié)點進行響應，將網(wǎng)絡地址分配給自身。假如成功的加入了網(wǎng)絡，也能夠通過串口擴展口獲取所加入網(wǎng)絡的網(wǎng)絡地址、自己的物理地址和加入的路由節(jié)點的物理地址等所有數(shù)據(jù)信息。終端節(jié)點程序流程圖如圖3.3所示。
圖3.1協(xié)調(diào)器程序流程圖
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