基于AVR和ZigBee技術(shù)的工業(yè)園區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

4 .供電單元

本系統(tǒng)由于采用低功耗集成化器件，大大降低了功耗。預(yù)計(jì)對(duì)普通節(jié)點(diǎn)使用兩節(jié)五號(hào)電池進(jìn)行供電，而對(duì)于根節(jié)點(diǎn)或協(xié)調(diào)器，考慮到長(zhǎng)期工作和其對(duì)網(wǎng)絡(luò)組建的重要性，安排單獨(dú)蓄電池為其供電。當(dāng)然，在光線充足的戶外環(huán)境，太陽(yáng)能電池亦為節(jié)能環(huán)保的首選。

3.2.2串行通信接口

本系統(tǒng)擬采用異步串行通信實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)接口就是RS232C。RS232C是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA公布的通信協(xié)議，適合于較短距離的通信場(chǎng)合（一般小于13米）。AVR32 AT32UC3A有兩個(gè)全雙工的串行通信模塊：USART0和USART1。通過(guò)對(duì)相應(yīng)寄存器的設(shè)置可使這兩個(gè)模塊工作于異步串行通信UART模式。本系統(tǒng)將USART1模塊設(shè)置為異步串行通信模式，而個(gè)人PC機(jī)上RS232C接口已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)配置，所以連接起來(lái)比較方便，只需要完成電平轉(zhuǎn)換，就可連接通信。

3.2.3 擬采用的其他模塊

鍵盤操作模塊和液晶顯示模塊構(gòu)成人機(jī)接口。人機(jī)接口使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互界面。LCD顯示模塊可以直觀顯示當(dāng)前各個(gè)傳感器模塊的數(shù)據(jù)，液晶擬采用LCM2401281，通單片機(jī)進(jìn)行控制，方便功能擴(kuò)展。 鍵盤輸入模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)微處理器的直接操作 ；存儲(chǔ)器模塊實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)生問(wèn)題時(shí)對(duì)信號(hào)依然進(jìn)行正常的記錄，提高了整套系統(tǒng)的穩(wěn)定性；報(bào)警器模塊通過(guò)發(fā)出聲音報(bào)警起到提示作用，當(dāng)無(wú)線傳輸終端發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)不影響對(duì)實(shí)際情況的判斷與及時(shí)措施的采取。

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

3.3.1無(wú)線網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)

（1）中斷程序

網(wǎng)絡(luò)允許節(jié)點(diǎn)以一定的周期自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)，也支持響應(yīng)由上位機(jī)發(fā)送的中斷請(qǐng)求進(jìn)行數(shù)據(jù)被動(dòng)上傳，其中節(jié)點(diǎn)MCU控制端的中斷相應(yīng)控制程序分別如圖9、１0.

圖9主程序圖 圖１0中斷流程

（2）節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

A、單節(jié)點(diǎn)加入和退出網(wǎng)絡(luò)

當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)要加入網(wǎng)絡(luò)，它向周圍發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求，周圍節(jié)點(diǎn)接收到此信號(hào)后等待其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送響應(yīng)（其中包括自身節(jié)點(diǎn)等級(jí)和本級(jí)節(jié)點(diǎn)數(shù)是否已滿），并依據(jù)RSSI強(qiáng)弱排序，建立本節(jié)點(diǎn)周圍節(jié)點(diǎn)狀況的聯(lián)絡(luò)列表設(shè)置，而最終選擇這其中最高級(jí)可入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（假定為入網(wǎng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)），向目標(biāo)入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求并等待，當(dāng)接收到入網(wǎng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的同意命令并被分編號(hào)后，節(jié)點(diǎn)就成功加入了網(wǎng)絡(luò)。之后目標(biāo)入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)會(huì)將節(jié)點(diǎn)加入信息在下一次采集數(shù)據(jù)時(shí)同時(shí)逐次將節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)信息上傳，通知主控制臺(tái)。

當(dāng)某節(jié)點(diǎn)因電池電壓過(guò)低，或臨時(shí)要退出網(wǎng)絡(luò)時(shí)會(huì)發(fā)送退出請(qǐng)求，當(dāng)接收到上一級(jí)節(jié)點(diǎn)的同意應(yīng)答后，將自動(dòng)休眠或關(guān)機(jī)，退出網(wǎng)絡(luò)。而其上一級(jí)節(jié)點(diǎn)也將同時(shí)刪除其相應(yīng)信息。