畢業(yè)論文---基于zigbee 技術(shù)的多路無線搶答器研制

1、<p>　　基于ZigBee 技術(shù)的多路無線搶答器研制</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言2</b></p><p><b>　　第1章 引言3</b></p><p>　　第1.1節(jié) 選題依據(jù)及研究意義3</p&

2、gt;<p>　　1.1.1. 設(shè)計(jì)背景3</p><p>　　1.1.2. 幾種無線技術(shù)的比較3</p><p>　　第1.2節(jié) ZigBee 的技術(shù)內(nèi)容及特點(diǎn)6</p><p>　　1.2.1. ZigBee 的特點(diǎn)6</p><p>　　1.2.2. ZigBee 與IEEE802.15.4 的聯(lián)系7</p

3、><p>　　第1.3節(jié) 802.15.4 協(xié)議架構(gòu)及其技術(shù)特點(diǎn)8</p><p>　　1.3.1. 物理層8</p><p>　　1.3.2. 介質(zhì)訪問層9</p><p>　　1.3.3. 網(wǎng)絡(luò)層10</p><p>　　第2章 系統(tǒng)原理分析與整體設(shè)計(jì)12</p><p>　　第2.1

4、節(jié) 系統(tǒng)目標(biāo)12</p><p>　　第2.2節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路12</p><p>　　第2.3節(jié) 系統(tǒng)工作原理12</p><p>　　第2.4節(jié) 主芯片CC2430 的特點(diǎn)介紹13</p><p>　　第2.5節(jié) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)14</p><p>　　第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)15</p>&l

5、t;p>　　第3.1節(jié) 硬件電路和實(shí)現(xiàn)15</p><p>　　第3.2節(jié) 指示燈電路15</p><p>　　第3.3節(jié) 按鍵電路15</p><p>　　第3.4節(jié) 顯示電路16</p><p>　　第3.5節(jié) 節(jié)點(diǎn)模塊電路（CC2430）16</p><p>　　第4章 軟件設(shè)計(jì)18</p

6、><p>　　第4.1節(jié) 主程序框圖18</p><p>　　第4.2節(jié) 主控模塊程序框圖19</p><p>　　第4.3節(jié) 從機(jī)模塊程序框圖19</p><p>　　第4.4節(jié) 程序代碼20</p><p>　　第5章 試驗(yàn)與分析21</p><p>　　第5.1節(jié) 硬件平臺21&l

7、t;/p><p>　　5.1.1. ZigBee 無線模塊21</p><p>　　5.1.2. ZigBee 調(diào)試模塊21</p><p>　　5.1.3. 電源接口電路22</p><p>　　5.1.4. USB 虛擬 RS-232 接口23</p><p>　　5.1.5. DTD243A測試接口23&l

8、t;/p><p>　　第5.2節(jié) 集成開發(fā)環(huán)境與軟件調(diào)試24</p><p>　　第5.3節(jié) 傳輸距離測試24</p><p>　　第5.4節(jié) 展望24</p><p><b>　　結(jié)論26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p>

9、<p><b>　　致謝28</b></p><p>　　附錄1作品實(shí)物圖和電路原理圖29</p><p>　　附錄2 部分源程序33</p><p>　　基于ZigBee 技術(shù)的多路無線搶答器研制</p><p>　　【摘要】：針對搶答器廣泛應(yīng)用的因素，本系統(tǒng)是在分析比較傳統(tǒng)有線搶答器和各種無線搶答器

10、的基礎(chǔ)上基于最新ZigBee技術(shù)而設(shè)計(jì)的多路無線搶答器。文中分析了采用ZigBee技術(shù)的優(yōu)勢，及其對基于其他無線技術(shù)無線搶答器的改善情況。</p><p>　　文中提出了ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案，選用TI（德州儀器）公司的 CC2430 設(shè)計(jì)了一種低成本、低功耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通用節(jié)點(diǎn)和具有良好可擴(kuò)展性的 </p><p>　　軟硬件平臺。文中詳細(xì)介紹了ZigBee技術(shù)、

11、ZigBee協(xié)議棧、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和zigbee技術(shù)的優(yōu)勢等。系統(tǒng)以TI公司的CC2430芯片和模擬電子器件為核心，利用TI公司芯片低功耗低電壓工作的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的一款最大無線傳輸距離為15M的便攜式多路無線搶答器。本文介紹了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。經(jīng)過實(shí)際的調(diào)試和運(yùn)行，驗(yàn)證了本系統(tǒng)的正確性和實(shí)用性。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】：ZigBee; CC2430;</p><p>　　[A

12、bstract] :In the light of the widespread application of the preemptive reply machine, the multipath wireless preemptive reply machine is designed on the basis of the analysis and comparison of the traditional wire preemp

13、tive reply machine and all kinds of wireless preemptive reply machine, based on the latest ZigBee technology. The paper formulates the advantage of using the ZigBee technology and its improvement compared to the wireles

14、s preemptive reply machine adopted other wireless technolo</p><p>　　The paper advances the ZigBee wireless transducer network node design project and designs a new wireless transducer with low cost and low c

15、onsumption choosing the CC2430 of the TI company and a platform of software and hardware with fine expansibility. The paper also elaborates the ZigBee technology, the ZigBee protocol stack, the network topology and the s

16、uperiority of the ZigBee technology etc. The system focuses on the CC2430 chip of the TI company and analog electronic instruments to design</p><p>　　[Key words]: ZigBee; CC2430;</p><p><b&g

17、t;　　前言</b></p><p>　　ZigBee這個(gè)名字來源于蜜蜂的通信方式，蜜蜂之間通過跳Zigzag形狀的舞蹈來相互交流信息，以便共享食物源的方向、位置、和距離等信息。與其它無線協(xié)議相比，ZigBee無線協(xié)議提供了低復(fù)雜性、縮減的資源要求。 隨著ZigBee技術(shù)的不斷完善，它將成為當(dāng)今世界最前沿的數(shù)字化無線技術(shù)。ZigBee所具有的低功耗、低成本、低速率和使用便捷等顯著優(yōu)勢，使它必將有著廣闊

18、的應(yīng)用前景。ZigBec聯(lián)盟預(yù)言在未來的四到五年內(nèi)，每個(gè)家庭將擁有50個(gè)ZigBee器件，最后將達(dá)到每個(gè)家庭150個(gè)。相信在不久的將來，會有越來越多的具有ZigBee功能的產(chǎn)品進(jìn)人我們的生活，為我們的生活和工作帶來極大的方便和快捷。</p><p>　　基于最新的ZigBee技術(shù)的無線搶答器，主芯片CC2430整合了業(yè)界領(lǐng)先的2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee RF 收發(fā)機(jī) CC2420以及工

19、業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型 8051 MCU 的卓越性能，克服了一般無線搶答器信號傳輸延時(shí)的誤差，更能實(shí)現(xiàn)比賽公正性。擁有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功能強(qiáng)，電路簡單的特點(diǎn)且功耗低可實(shí)現(xiàn)便攜式，ZigBee無線搶答器使活動空間上更自由化。</p><p><b>　　本文第一章 引言 </b></p><p>　　介紹了課題設(shè)計(jì)的背景和研究意義，并且對最新的ZigBee技術(shù)做了簡單的介紹，

20、將ZigBee技術(shù)與其他無線技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)原理分析與整體設(shè)計(jì)</p><p>　　從系統(tǒng)目標(biāo)、設(shè)計(jì)思路、工作原理對該系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　從模塊的角度介紹了系統(tǒng)各個(gè)硬件電路設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　第

21、四章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　主要從軟件流程的角度對系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行介紹。</p><p><b>　　第五章 試驗(yàn)與分析</b></p><p>　　從硬件平臺的建立到軟件集成開發(fā)環(huán)境的使用，對開發(fā)平臺進(jìn)行詳細(xì)介紹。</p><p><b>　　引言</b><

22、/p><p><b>　　選題依據(jù)及研究意義</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　系統(tǒng)是在最新的ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)上研制的多路無線搶答器。它是以TI公司的CC2430芯片和模擬電子器件為核心，利用TI公司芯片低功耗低電壓工作的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的一款最大無線傳輸距離為15M的便攜式多路無線搶答

23、器。</p><p>　　傳統(tǒng)的有線搶答器，線路眾多、體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作不方便、擴(kuò)展復(fù)雜，活動場地嚴(yán)重受限制。其缺點(diǎn)概括講就是不僅消耗大量的人力物力而且操作十分不方便?；趩纹瑱C(jī)設(shè)計(jì)的射頻無線搶答器，由一組無線發(fā)射器和一個(gè)無線接收器、解碼器、單片機(jī)以及數(shù)碼顯示器和音響警示電路等組成。雖然成本也比較低廉但電路比較復(fù)雜，穩(wěn)定性不高，電路之間信號傳輸有一定的時(shí)間延時(shí)和單片機(jī)程序順序執(zhí)行而帶來的微小誤差。</

24、p><p>　　基于傳統(tǒng)的有線搶答器實(shí)用性差的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于最新的ZigBee技術(shù)的便攜式多路無線搶答器。在從機(jī)上設(shè)簡單的按鍵和復(fù)位鍵及通信指示燈實(shí)現(xiàn)搶答功能，結(jié)構(gòu)簡單方便易操作；在主機(jī)上，除了主機(jī)的基本電路外，還加了多個(gè)數(shù)碼管用來實(shí)現(xiàn)接收結(jié)果的顯示和實(shí)現(xiàn)相應(yīng)操作的按鍵電路。系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)的原因在于：硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)做起來比使用藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)更加簡單；低成本；低功耗；傳輸速率適中；優(yōu)良的無線接收靈敏度和強(qiáng)

25、大的抗干擾性；硬件支持CSMA/CA功能；數(shù)字化的RSSI/LQI 支持強(qiáng)大的DMA功能；帶有2個(gè)強(qiáng)大的支持幾組協(xié)議的USART，以及1個(gè)符合IEEE 802.15.4規(guī)范的MAC計(jì)時(shí)器，1個(gè)常規(guī)16位計(jì)時(shí)器和2個(gè)8位計(jì)時(shí)器，擁有強(qiáng)大靈活的開發(fā)工具。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢在于：擁有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功能強(qiáng)，電路簡單的特點(diǎn)且功耗低可實(shí)現(xiàn)便攜式，使活動空間上更自由化。</p><p>　　基于綜上的比較，該系統(tǒng)的優(yōu)勢明顯，擁

26、有研制的價(jià)值和廣闊前景。</p><p><b>　　幾種無線技術(shù)的比較</b></p><p>　　藍(lán)牙（BlueTooth）</p><p>　　藍(lán)牙（BlueTooth）最早是愛立信在1994 年開始研究的一種能使手機(jī)與其附件（如耳機(jī)）之間互相通信的無線模塊。1998 年，愛立信、諾基亞、IBM 等公司共同推出了藍(lán)牙技術(shù)，主要用于通信和信

27、息設(shè)備的無線連接。</p><p>　　它的工作頻率為2.4GHz，有效范圍大約在10m 半徑內(nèi)。Bluetooth 列入了IEEE802.15.1，規(guī)定了包括PHY、MAC、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層等集成協(xié)議棧。為對語音和特定網(wǎng)絡(luò)提供支持，需要協(xié)議棧提供250kB 系統(tǒng)開銷，從而增加了系統(tǒng)成本和集成復(fù)雜性。另外，Bluetooth 對每個(gè)“Piconet”（微微網(wǎng)）有只能配置7 個(gè)節(jié)點(diǎn)的限制，制約了其在大型傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)中

28、的應(yīng)用。</p><p>　　Wi-Fi（ IEEE802 .11）</p><p>　　Wi-Fi（ Wireless Fidelity，無線高保真）也是一種無線通信協(xié)議。IEEE802 . 11 的最初規(guī)范是在1997 年提出的。主要目的是提供WLAN 接入，也是目前WLAN 的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其工作頻率也是2.4GHz。目前，IEEE802 .11 標(biāo)準(zhǔn)還沒有被工業(yè)界廣泛接受。<

29、/p><p>　　IEEE802 .11 流行的幾個(gè)版本包括“a”（在5.8GHz 波段帶寬為54MBps）、“b”（波段2.4GHz 帶寬為11MBps）、“g”（波段2.4GHz 帶寬為22MBps）。這種復(fù)雜性為用戶選擇標(biāo)準(zhǔn)化無線平臺增加了困難。Wi-Fi 規(guī)定了協(xié)議的物理（PHY）層和媒體接入控制（MAC）層，并依賴TCP/ IP 作為網(wǎng)絡(luò)層。由于其優(yōu)異的帶寬是以大的功耗為代價(jià)等，因此大多數(shù)便攜Wi-Fi 裝

30、置都需要常規(guī)充電。這些特點(diǎn)限制了它在工業(yè)場合的推廣和應(yīng)用。</p><p><b>　　IrDA</b></p><p>　　紅外線數(shù)據(jù)協(xié)會IrDA（Infrared DataAssociation）成立于1993 年。IrDA 是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)通信的技術(shù)。IrDA 標(biāo)準(zhǔn)的無線設(shè)備傳輸速率已從115.2kbps 逐步發(fā)展到4Mbps、16Mbps。目前，支持

31、它的軟硬件技術(shù)都很成熟，在小型移動設(shè)備（如PDA、手機(jī)）上被廣泛使用。它具有移動通信所需的體積小、功耗低、連接方便、簡單易用成本低廉的特點(diǎn)。IrDA 用于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上的最大問題在于只能在2 臺設(shè)備之間連接，并且存在有視距角度等問題。</p><p><b>　　ZigBee</b></p><p>　　ZigBee（IEEE802.15.4）技術(shù)是最近發(fā)展起來的一種短距

32、離無線通信技術(shù)，功耗低，被業(yè)界認(rèn)為是最有可能應(yīng)用在工控場合的無線方式。它同樣使用2.4GHz波段，采用跳頻技術(shù)和擴(kuò)頻技術(shù)。另外，它可與254 個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)。節(jié)點(diǎn)可以包括儀器和家庭自動化應(yīng)用設(shè)備。它本身的特點(diǎn)使得其在工業(yè)監(jiān)控、傳感器網(wǎng)絡(luò)、家庭監(jiān)控、安全系統(tǒng)等領(lǐng)域有很大的發(fā)展空間。</p><p>　　幾種常用無線傳輸方式的主要性能比較見表1</p><p>　　表1：無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)比較表<

33、/p><p>　　圖1.1.2 ：短程無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　ZigBee 無線技術(shù)適合組建WPAN網(wǎng)絡(luò)，就是無線個(gè)人設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，對于數(shù)據(jù)采集和控制信號的傳輸是非常合適的。</p><p>　　圖1.1.2.1：無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　ZigBee 和802.15.4標(biāo)準(zhǔn)都適合于低速率數(shù)據(jù)傳輸，最大速率為250K，與其他無線技

34、術(shù)比較，適合傳輸距離相對較近。</p><p>　　ZigBee 的技術(shù)內(nèi)容及特點(diǎn)</p><p>　　ZigBee 是最新確定的商業(yè)名稱，在以前曾被發(fā)起者以“HomeRF lite”、“Firefly”和“RF-EasyLink”等命名。</p><p>　　為了滿足類似于傳感器的小型、低成本設(shè)備無線聯(lián)網(wǎng)的要求，2000 年12 月IEEE 成立了IEEE802.

35、15.4 工作組，致力于定義一種供廉價(jià)的固定、便攜或移動設(shè)備使用，且復(fù)雜度、成本和功耗均很低的低速率無線連接技術(shù)。</p><p>　　ZigBee 聯(lián)盟成立于2001 年8 月。到目前為止，除了Invensys、三菱電子、摩托羅拉、三星和飛利浦等國際知名的大公司外，該聯(lián)盟大約已有百余家成員企業(yè)，并在迅速發(fā)展壯大。其中涵蓋了半導(dǎo)體生產(chǎn)商、IP 服務(wù)提供商、消費(fèi)類電子廠商及OEM 商等，例如Honeywell、Ea

36、ton 和Invensys MeteringSystems 等工業(yè)控制和家用自動化公司，甚至還有像Mattel 之類的玩具公司。所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開發(fā)ZigBee 物理和媒體控制層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.15.4 工作組。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、車載電子系統(tǒng)、家用網(wǎng)絡(luò)、醫(yī)療傳感器和伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)等領(lǐng)域，對于無線網(wǎng)絡(luò)的要求與民用場合有很大區(qū)別。它通常對數(shù)據(jù)吞吐量的要求很低，功率消耗要低。此外，簡單方便、可以隨意使用的無線裝置大量涌現(xiàn)，需要布置

37、大量的無線接入點(diǎn)，而低廉的價(jià)格將起著關(guān)鍵作用。所以ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)要解決的問題是設(shè)計(jì)一個(gè)維持最小流量的通信鏈路和低復(fù)雜度的無線收發(fā)信機(jī)。要考慮的核心問題是低功耗和低價(jià)格的設(shè)計(jì)，這就要求該標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)提供低帶寬、低數(shù)據(jù)傳輸率的應(yīng)用。</p><p>　　ZigBee 的特點(diǎn)</p><p>　　① 低功耗：由于ZigBee 的傳輸速率低，發(fā)射功率僅為1mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此Zig

38、Bee設(shè)備非常省電。據(jù)估算，ZigBee 設(shè)備僅靠兩節(jié)5 號電池就可以維持長達(dá)6 個(gè)月到2 年左右的使用時(shí)間，這是其它無線設(shè)備望塵莫及的。</p><p>　?、?成本低：ZigBee 模塊的初始成本在6 美元左右，估計(jì)很快就能降到1.5 ～ 2.5 美元，并且ZigBee 協(xié)議是免專利費(fèi)的。低成本對于ZigBee 也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。</p><p>　　③ 時(shí)延短：通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)

39、激活的時(shí)延都非常短，典型的搜索設(shè)備時(shí)延為30ms，休眠激活的時(shí)延是15ms，活動設(shè)備信道接入的時(shí)延為15ms。因此ZigBee 技術(shù)適用于對時(shí)延要求苛刻的無線控制（如工業(yè)控制場合等）應(yīng)用。</p><p>　?、?網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的ZigBee 網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254 個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備，而且網(wǎng)絡(luò)組成靈活。</p><p>　　⑤ 可靠：采取了碰撞避免策略，同時(shí)為需要固定帶寬的通

40、信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。MAC 層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進(jìn)行重發(fā)。</p><p>　?、?安全：ZigBee 提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權(quán)和認(rèn)證，采用了AES - 128 的加密算法，各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。</p><p>　　ZigBee

41、 與IEEE802.15.4 的聯(lián)系</p><p>　　人們常會把ZigBee 和IEEE802.15.4 等同起來，其實(shí)兩者之間還是有所區(qū)別的：</p><p>　?、?ZigBee 完整、充分地利用了IEEE802.15.4 定義的功能強(qiáng)大的物理特性的優(yōu)點(diǎn)；</p><p>　?、?ZigBee 增加了邏輯網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件；</p><p&g

42、t;　?、?ZigBee 基于IEEE802.15.4 射頻標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)Zig-Bee 聯(lián)盟通過與IEEE 緊密工作來確保一個(gè)集成的完整的市場解決方案；</p><p>　?、?802.15.4 工作組主要負(fù)責(zé)制定物理層（PHY）和媒體訪問控制（MAC）層標(biāo)準(zhǔn)，而ZigBee 負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的開發(fā)。</p><p>　　圖1.2.1 示意了ZigBee 的結(jié)構(gòu)和分工。</p>

43、<p>　　圖1.2.1：ZigBee協(xié)議棧</p><p>　　ZigBee 增加了邏輯網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用軟件，更加適合于產(chǎn)品技術(shù)的一致化，利于產(chǎn)品的互連互通。</p><p>　　802.15.4 協(xié)議架構(gòu)及其技術(shù)特點(diǎn)</p><p>　　IEEE802.15.4 滿足國際標(biāo)準(zhǔn)組織（ISO）開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模式，定義了單一的MAC 層和

44、多樣的物理層。ZigBee 聯(lián)盟制定了MAC 層以上協(xié)議，其協(xié)議套件由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用匯聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。</p><p><b>　　物理層</b></p><p>　　IEEE802.15.4 提供了圖1.3.1 所示的兩種物理層的選擇（868 / 915MHz 和2.4GHz），物理層與MAC 層的協(xié)作擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的范疇。這兩種物理層都采

45、用直接序列擴(kuò)頻（DSSS）技術(shù)，降低了數(shù)字集成電路的成本，并且都使用相同的幀結(jié)構(gòu)，以便低作業(yè)周期、低功耗地運(yùn)作。</p><p>　　圖1.3.1 兩種不同的物理層</p><p>　　圖1.3.1：ZigBee物理信道</p><p>　　2.4G 物理層的數(shù)據(jù)傳輸率為250kbps，868 / 915MHz物理層的數(shù)據(jù)傳輸率分別是20kbps、40kbps。2.

46、4GHz物理層的較高速率主要?dú)w因于基于DSSS 方法（16 個(gè)狀態(tài)）的準(zhǔn)正交調(diào)制技術(shù)。來自物理層收斂協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PPDU）的二進(jìn)制數(shù)據(jù)被依次（按字節(jié)從低到高）組成4 位二進(jìn)制數(shù)據(jù)符號，每種數(shù)據(jù)符號（對應(yīng)16 狀態(tài)組中的一組）被映射成32 位偽噪音碼片，以便傳輸。然后采用最小移位鍵控方式MSKI 對這個(gè)連續(xù)的偽噪音碼片序列進(jìn)行調(diào)制，即采用半正弦脈沖波形的偏移四相移相鍵控（O - QPSK）方式調(diào)制。868 / 915MHz 物理層使用簡

47、單DSSS 方法，每個(gè)PPDU 數(shù)據(jù)傳輸位被最大長為15 的碼片序列（m- 序列）所擴(kuò)展。不同的數(shù)據(jù)傳輸率適用于不同的場合，如868 / 915MHz 物理層的低速率換取了較好的靈敏度（ - 85dbm/ 2.4G，- 92dbm/ 868，915MHz）和較大的覆蓋面積，從而減少了覆蓋給定物理區(qū)域所需的節(jié)點(diǎn)數(shù)；而2.4G 物理層的較高速率適用于較高的數(shù)據(jù)吞吐量、低延時(shí)或低作業(yè)周期的場合。</p><p><

48、;b>　　介質(zhì)訪問層</b></p><p>　　ZigBeeMAC 層的設(shè)計(jì)需要考慮到降低成本、容易實(shí)現(xiàn)、可靠的數(shù)據(jù)傳輸、短距離操作及非常低的功耗等要求，為此采用了如下所示的簡單且靈活的協(xié)議：</p><p>　?、?采用IEEE 標(biāo)準(zhǔn)64 - bit 和16 - bit 短地址；</p><p>　?、?基本網(wǎng)絡(luò)容量可以達(dá)到254 節(jié)點(diǎn)；<

49、;/p><p>　?、?可以配置使用大于65，000（216）節(jié)點(diǎn)的本地簡單網(wǎng)絡(luò)，而且開銷不大；</p><p>　?、?網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、全功能設(shè)備（FFD）和簡化功能設(shè)備（RFD）等3 種指定設(shè)備；</p><p><b>　?、?簡化幀結(jié)構(gòu)；</b></p><p>　?、?可靠的數(shù)據(jù)傳輸；</p><p

50、><b>　?、?聯(lián)合/ 分離；</b></p><p>　?、?AES - 128 安全機(jī)制；</p><p>　?、?CSMA - CA 通道；</p><p>　?、?可選的使用信標(biāo)的超級幀結(jié)構(gòu)。</p><p>　　IEEE802.15.4MAC 子層定義了廣播幀、數(shù)據(jù)幀、確認(rèn)幀和MAC 命令幀等4 種幀類

51、型。只有廣播幀和數(shù)據(jù)幀包含了高層控制命令或者數(shù)據(jù)，確認(rèn)幀和MAC 命令幀則用于ZigBee 設(shè)備間MAC 子層功能實(shí)體間控制信息的收發(fā)。廣播幀和確認(rèn)幀不需要接收方的確認(rèn)，而數(shù)據(jù)幀和MAC 命令幀的幀頭包含幀控制域，指示收到的幀是否需要確認(rèn)，如果需要確認(rèn)，并且已經(jīng)通過了CRC 校驗(yàn)，接收方將立即發(fā)送確認(rèn)幀。若發(fā)送方在一定時(shí)間內(nèi)收不到確認(rèn)幀，將自動重傳該幀。</p><p>　　這就是MAC 子層可靠傳輸?shù)幕具^程。

52、MAC 層的通用幀格式如圖1.3.2 所示。</p><p>　　圖1.3.2：幀格式</p><p><b>　　網(wǎng)絡(luò)層</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)層包括邏輯鏈路控制子層。802.2 標(biāo)準(zhǔn)定義了LLC，并且通用于諸如802.3、802.11 及802.15.1 等ZigBee 無線通信技術(shù)及其應(yīng)用探討周怡窹，等802 系列標(biāo)準(zhǔn)中，而MA

53、C 子層與硬件聯(lián)系較為緊密，并隨不同物理層的實(shí)現(xiàn)而變化。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的建立和維護(hù)、命名和綁定服務(wù)，它們協(xié)同完成尋址、路由及安全這些不可或缺的任務(wù)。</p><p>　　圖1.3.3：ZigBee無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)草案支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括圖1.3.3 所示的新型網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（Mesh）。計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備等要求低延遲等待接入的應(yīng)用一般采用星型

54、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而其它一些應(yīng)用，如周邊安全等可能要求大面積網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的覆蓋。多址的形式包括IEEE 標(biāo)準(zhǔn)64 位和短地址8 位。</p><p><b>　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型：</b></p><p>　　網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器：包括所有的網(wǎng)絡(luò)消息，是3種設(shè)備類型中最復(fù)雜的一種，存儲容量最大、計(jì)算機(jī)能力強(qiáng)。發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、存儲網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息、尋找一對節(jié)點(diǎn)間的路由消息、

55、不斷地接收信息。</p><p>　　全功能設(shè)備：可以擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，形成網(wǎng)絡(luò)，讓其它的FFD或是精簡功能裝置（RFD）連結(jié)，F(xiàn)FD具備控制器的功能，可提供信息雙向傳輸。</p><p>　　·附帶由標(biāo)準(zhǔn)指定的全部802.15.4功能和所有特征</p><p>　　·更多的存儲器、計(jì)算機(jī)能力可使其在空閑時(shí)起網(wǎng)絡(luò)路由作用。</p>&

56、lt;p><b>　　·也可能做終端設(shè)備</b></p><p>　　精簡功能設(shè)備（RFD）：RFD只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息。</p><p>　　·附帶有限的功能來控制成本和復(fù)雜性</p><p>　　·在網(wǎng)絡(luò)中通常用作終端設(shè)備。</p><p>　　·Zig

57、Bee相對簡單的實(shí)現(xiàn)自然節(jié)省了費(fèi)用。RFD由于省掉了內(nèi)存和其他電路，降低了ZigBee部件成本，而簡單的8位處理器和小協(xié)議棧也有助于降低成本。</p><p>　　系統(tǒng)原理分析與整體設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)是基于ZigBee技術(shù)，一般無線傳輸距離10M到100M和低功耗的特點(diǎn)及多元化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一款便攜式的多路無線搶答器。系統(tǒng)在完成基本模塊的基礎(chǔ)上進(jìn)行ZigBee無線傳感技術(shù)

58、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì)，包括ZigBee無線發(fā)射/接收模塊的設(shè)計(jì)和電源電路，按鍵電路，復(fù)位電路和顯示電路的設(shè)計(jì)。軟件方面進(jìn)行節(jié)點(diǎn)之間的組網(wǎng)程序設(shè)計(jì)和抗干擾措施設(shè)計(jì)，按鍵設(shè)計(jì)和顯示程序設(shè)計(jì)等。系統(tǒng)工作原理：各個(gè)節(jié)點(diǎn)識別按鍵狀態(tài)，如果按鍵有變化將立即和協(xié)調(diào)器通信，協(xié)調(diào)器將第一個(gè)接收到的節(jié)點(diǎn)號碼顯示出來。每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需設(shè)計(jì)簡單的電源電路、按鍵電路和復(fù)位電路。</p><p><b>　　系統(tǒng)目標(biāo)</b>

59、;</p><p>　　系統(tǒng)欲實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是利用先進(jìn)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)一款便攜式的，實(shí)用的多路無線搶答器。</p><p><b>　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　系統(tǒng)是基于ZigBee技術(shù)一般無線傳輸距離10M到100M和低功耗的特點(diǎn)及多元化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一款便攜式的多路無線搶答器。系統(tǒng)設(shè)計(jì)好基礎(chǔ)模塊后進(jìn)行ZigBe

60、e無線傳感技術(shù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì)。其中基礎(chǔ)模塊的設(shè)計(jì)包括ZigBee無線發(fā)射/接收模塊的設(shè)計(jì)和ZigBee芯片CC2430低功耗的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的電源電路，基本的按鍵電路，復(fù)位電路和顯示電路的設(shè)計(jì)。以上就是整個(gè)電路的硬件電路。</p><p>　　軟件方面進(jìn)行節(jié)點(diǎn)之間的組網(wǎng)程序設(shè)計(jì)和抗干擾措施設(shè)計(jì)，按鍵設(shè)計(jì)和顯示程序設(shè)計(jì)等。</p><p><b>　　系統(tǒng)工作原理</b>

61、;</p><p>　　節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器之間組網(wǎng)。各個(gè)節(jié)點(diǎn)識別按鍵狀態(tài)，如果按鍵有變化將立即和協(xié)調(diào)器通信，協(xié)調(diào)器將第一個(gè)接收到的節(jié)點(diǎn)號碼顯示出來。每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需設(shè)計(jì)簡單的電源電路、按鍵電路和復(fù)位電路。圖2.3為系統(tǒng)的原理框圖。</p><p>　　主芯片CC2430 的特點(diǎn)介紹</p><p>　　系統(tǒng)主芯片CC2430整合了業(yè)界領(lǐng)先的2.4GHz IEEE 802.15

62、.4/ZigBee RF 收發(fā)機(jī) CC2420以及工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型 8051 MCU 的卓越性能，還包括了8KB的SRAM、大容量閃存以及許多的強(qiáng)大特性。系統(tǒng)采用的是CC2430F128，也就是說芯片擁有128KB的閃存。</p><p>　　CC2430片上系統(tǒng)是高度集成的解決方案，僅需很少的外置元件，且所選用元件均為低成本型，可支持快速、廉價(jià)的ZigBee節(jié)點(diǎn)構(gòu)建。CC2430不僅擁有卓越的射頻性能，包括超低

63、功耗、高靈敏度、出眾的抗噪聲和抗干擾能力而且擁有強(qiáng)大的8位、單周期8051控制核心。CC2430可用于ZigBee協(xié)調(diào)器、路由器及終端設(shè)備。結(jié)合了TI/Chipcon業(yè)界領(lǐng)先的ZigBee協(xié)議棧之后，CC2430被認(rèn)為是市面上最具競爭力的ZigBee解決方案。</p><p>　　CC2430具有如下特性：</p><p>　　1、高性能低功耗的8051微控制器核；</p>

64、<p>　　2、集成符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的2.4GHz的RF無線電收發(fā)機(jī)；</p><p>　　3、優(yōu)良的無線接收靈敏度和強(qiáng)大的抗干擾性；</p><p>　　4、硬件支持CSMA/CA功能；</p><p>　　5、在休眠模式時(shí)僅0.9uA的流耗，外部的中斷或RTC能喚醒系統(tǒng)，在待機(jī)模式時(shí)少于0.6uA流耗，外部中斷能喚醒系統(tǒng)；&

65、lt;/p><p>　　6、較寬的電壓范圍（2.0~3.6V）；</p><p>　　7、數(shù)字化的RSSI/LQI 支持強(qiáng)大的DMA功能；</p><p>　　8、集成了14位模數(shù)轉(zhuǎn)換的ADC；</p><p>　　9、集成AES安全協(xié)處理器；</p><p>　　10、帶有2個(gè)強(qiáng)大的支持幾組協(xié)議的USART，以

66、及1個(gè)符合IEEE 802.15.4規(guī)范的MAC計(jì)時(shí)器，1個(gè)常規(guī)16位計(jì)時(shí)器和2個(gè)8位計(jì)時(shí)器。</p><p><b>　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)</b></p><p>　　星形網(wǎng)：基本的星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個(gè)單跳（single_hop）系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)中所有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)都與基站和網(wǎng)關(guān)進(jìn)行雙向通信?；究梢允且慌_PC、PDA、專用控制設(shè)備、嵌入式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，或其他與高數(shù)據(jù)傳輸

67、速率設(shè)備通信的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)基本相同。除了向各節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)和命令外，基站還與因特網(wǎng)等更高層系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)。各節(jié)點(diǎn)將基站作為一個(gè)中間的，使相互之間傳輸數(shù)據(jù)或命令。在各種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)之中，星形網(wǎng)整體功耗最低，但節(jié)點(diǎn)與基站間傳輸距離有限，通常ISM頻段的傳輸距離為10M~30M。</p><p>　　網(wǎng)狀網(wǎng)：網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是多跳（即多次中繼）系統(tǒng)，其中所有無線傳感節(jié)點(diǎn)都相同，而且直接相互通信，與基站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和

68、相互傳輸命令。這種多次中繼系統(tǒng)比星形網(wǎng)的傳輸距離遠(yuǎn)得多，但功耗更大，因?yàn)楣?jié)點(diǎn)必須一直“監(jiān)聽”網(wǎng)絡(luò)中某些路徑上的信息和變化。</p><p>　　混合網(wǎng)：混合網(wǎng)力求兼具星形網(wǎng)的簡潔和低功耗以及網(wǎng)狀網(wǎng)的長傳輸距離和自愈性等優(yōu)點(diǎn)。在混合網(wǎng)中，路由器和中繼器組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，而無線傳感器節(jié)點(diǎn)則在他們周圍呈星形分布。擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)傳輸距離，同時(shí)提供了容故障能力。</p><p><b>　　系統(tǒng)硬

69、件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　硬件電路和實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　系統(tǒng)的主要芯片CC2430為低功耗芯片所需的供電電源僅需(2.0~3.6V)，所以設(shè)計(jì)了一個(gè)基于LM1117的5V轉(zhuǎn)3.3V的電源電路，如圖3.1所示。</p><p><b>　　圖3.1 電源電路</b></p&g

70、t;<p>　　如圖所示，3腳和地為輸入加+5V，2腳輸出3.3V的電壓輸出1、2腳之間加兩個(gè)10uf的極性電容。采用LM1117—3.3的原因在于它有以下優(yōu)勢：</p><p>　　1、 輸入范圍大于4.75V滿足要求,可以穩(wěn)定輸出3.3V。</p><p>　　2、 輸入電壓范圍寬可以滿足4.75V~7V的變化輸入。</p><p>　　3、操作溫

71、度0~125度，儲存溫度-65~150度。</p><p>　　4、電路簡單，可靠性高。</p><p><b>　　指示燈電路</b></p><p>　　系統(tǒng)為了讓實(shí)驗(yàn)的效果更明顯接了電源指示燈和通信指示燈，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相互通信即發(fā)送或接收信號時(shí)紅綠指示燈會交替閃爍，正常情況下，綠燈亮，紅燈滅，如圖3.2所示。</p><

72、p>　　圖3.2 指示燈電路</p><p><b>　　按鍵電路</b></p><p>　　系統(tǒng)在設(shè)計(jì)按鍵時(shí)，進(jìn)行了軟件和硬件的消除抖動設(shè)計(jì)。軟件通過延時(shí)再判斷的方法實(shí)現(xiàn)按鍵消抖設(shè)計(jì)，硬件通過電容緩沖消抖動設(shè)計(jì)，具體的按鍵電路如下圖所示。</p><p><b>　　圖3.3 按鍵電路</b></p>

73、<p><b>　　顯示電路</b></p><p><b>　　圖3.4 顯示電路</b></p><p>　　系統(tǒng)在顯示電路方面，使用74LS245實(shí)現(xiàn)段驅(qū)動，用三極管實(shí)現(xiàn)位驅(qū)動。具體的電路如圖3.4所示。采用74LS245做驅(qū)動的優(yōu)勢有如下：</p><p>　　1、供電電壓范圍：4.75V~5.25V

74、，系統(tǒng)5V電壓可以正常給它供電。</p><p>　　2、操作溫度0到70度滿足日常應(yīng)用。</p><p>　　3、最大輸入電壓時(shí)輸入電流0.1 MA,不能說省電但是至少相對不會太耗電，滿足該系統(tǒng)需求。</p><p>　　節(jié)點(diǎn)模塊電路（CC2430）</p><p>　　圖3.5 節(jié)點(diǎn)模塊電路</p><p>　　節(jié)

75、點(diǎn)模塊主要由：主芯片、電源、地和復(fù)位電路組成。該芯片總共有40個(gè)引腳，該模塊引出常用的引腳。由圖中可以看出該模塊是低電平復(fù)位，供電電壓3.3V是德州儀器公司經(jīng)典的低功耗產(chǎn)品。</p><p>　　圖3.5.1 節(jié)點(diǎn)模塊整體外圍電路</p><p>　　節(jié)點(diǎn)模塊的外圍電路主要是RF發(fā)射電路，通過主機(jī)控制信號的接收和發(fā)送，RF天線有兩種：陶瓷天線和普通天線。</p><p&

76、gt;<b>　　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　主程序框圖</b></p><p>　　主程序框圖如圖4.1所示,程序通過P0.1的高低電平來判斷是作為發(fā)送程序或者接收程序。</p><p>　　圖4.1 主程序框圖</p><p><b>　　主控模塊程序框圖</b

77、></p><p>　　主控模塊作為主要模塊，其程序框圖如下圖4.2所示</p><p>　　圖4.2 主控模塊程序設(shè)計(jì)框圖</p><p><b>　　從機(jī)模塊程序框圖</b></p><p>　　作為從機(jī)的發(fā)送程序，其程序框圖如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.3 從機(jī)模塊程序框

78、圖</p><p><b>　　程序代碼</b></p><p><b>　　見附錄3</b></p><p><b>　　試驗(yàn)與分析</b></p><p><b>　　硬件平臺</b></p><p>　　ZigBee 無線模塊

79、</p><p>　　本設(shè)計(jì)開發(fā)的射頻模塊主要由CC2430、巴倫電路和天線等組成。巴倫電路在天線</p><p>　　系統(tǒng)中起到阻抗變換的作用，無線模塊上留有chip 天線和單極天線兩個(gè)天線接口，用</p><p>　　于對兩種天線的實(shí)際效果進(jìn)行對比測試。電路實(shí)物圖如圖 5.1 所示。</p><p>　　圖5.1 ZigBee 射頻模塊&

80、lt;/p><p>　　ZigBee 調(diào)試模塊</p><p>　　調(diào)試模塊主要由在線編程器、LED 狀態(tài)顯示、虛擬RS232 調(diào)試接口等部分組成。</p><p>　　在線編程器根據(jù)TI 公司提供的參考設(shè)計(jì)選用silicon labs 公司的C8051F320 單片機(jī)實(shí)</p><p>　　現(xiàn)， LED 用于電源、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度、信號輸出等工作狀態(tài)的

81、顯示。如圖5.1.2所示。</p><p>　　圖5.1.2 ：ZigBee調(diào)試模塊</p><p><b>　　電源接口電路</b></p><p>　　圖5.1.3 電源接口電路圖</p><p>　　在開發(fā)板上提供了兩種供電方案：</p><p>　　◎ DTD243A開發(fā)系統(tǒng)提供了一個(gè)直流

82、電源插座JP1（內(nèi)正外負(fù)），使用直流電源或者外接電池（5~12V）為開發(fā)系統(tǒng)供電。</p><p>　　◎ 通過板上USB_B插座CN1與電腦的USB口連接給DTD243A開發(fā)系統(tǒng)供電，在對DTD243A模塊進(jìn)行在線編程調(diào)試時(shí)使用。</p><p>　　注意：這兩種供電方案不能同時(shí)使用?。?！</p><p>　　USB 虛擬 RS-232 接口</p>

83、<p>　　雖然RS-232 接口是一種常用的用于同 PC 機(jī)或其它設(shè)備通信的串行接口，但是現(xiàn)在的電腦已經(jīng)逐漸淘汰了COM口，尤其是筆記本電腦已經(jīng)不配串行口了，為了調(diào)試方便，在這個(gè)開發(fā)板上集成了USB口模擬串口的電路USB210，具體說明可以參考西安達(dá)泰電子USB210模塊的使用說明。開發(fā)套件提供的軟件包中已包含了 RS-232 接口的測試?yán)?，見例?的代碼，用戶可直接調(diào)用，該例程可以用于DTD243A模塊的測試，具體步驟

84、在例程文檔中介紹。</p><p>　　如果需要使用DTD243A的串口，用戶也可以通過JP6插座連接外部串口。此時(shí)注意不要給USB210模塊供電。</p><p>　　圖5.1.4 USB 虛擬 RS-232接口</p><p>　　DTD243A測試接口</p><p>　　DTD243A開發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)DTD243A模塊測試區(qū)，模塊可

85、以直接插在測試座上。同時(shí)引出了模塊的24根管腳線CN3 和CN4。</p><p>　　當(dāng)采用開發(fā)板上的電源給DTD243A模塊供電時(shí)，將JP5的Pin2和Pin3通過短路塊短接。</p><p>　　如果需要給DTD243A模塊單獨(dú)供電，例如外接電池，就可以將JP5的Pin2與Pin1短接，外接電源通過JP7的Pin1和Pin2引入。如下圖所示：</p><p>

86、　　圖5.1.5 DTD243A 測試接口</p><p>　　集成開發(fā)環(huán)境與軟件調(diào)試</p><p>　　軟件調(diào)試主要采用IAR for MCS-51集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行在線調(diào)試。</p><p>　　建立 Zigbee 開發(fā)平臺分為三個(gè)主要部分</p><p>　　◆ 安裝IAR Embedded Wordbench for MCS-51&l

87、t;/p><p>　　◆ 打開協(xié)議棧，編譯，下載編程，查看協(xié)議棧的運(yùn)行</p><p>　　◆ 在線調(diào)試仿真，深入理解學(xué)習(xí)IAR Embedded Wordbench for MCS-51開發(fā)環(huán)境的使用。</p><p>　　DTD243A_Demo板上集成了CC2430/CC2431芯片的仿真器?？膳cIAR for MCS-51 集成開發(fā)環(huán)境無縫連接，操作方便、連接方

88、便、簡單易學(xué)，是學(xué)習(xí)開發(fā)Zigbee終端最好最實(shí)用的開發(fā)工具。</p><p>　　通過USB接口直接連接到你的電腦，再連到含CC2430/CC2431的Zigbee終端。具有代碼高速下載，在線調(diào)試，斷點(diǎn)、單步、變量觀察，寄存器觀察等功能，實(shí)現(xiàn)對CC2430/CC2431系列無線單片機(jī)實(shí)時(shí)在線仿真、調(diào)試。</p><p><b>　　傳輸距離測試</b></p&

89、gt;<p>　　通過兩個(gè)設(shè)備之間點(diǎn)對點(diǎn)通訊程序?qū)崿F(xiàn)無線傳輸距離的測試。經(jīng)過距離測試得出結(jié)論如下：在沒有提高功耗只用3.3V供電時(shí)傳輸距離在0~15M內(nèi)信號較為穩(wěn)定，但是超過15M信號較弱。如果要提高距離就必須提高發(fā)射功率。</p><p><b>　　展望</b></p><p>　　系統(tǒng)的計(jì)劃目標(biāo)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，雖然這只是一個(gè)模型，不能用于真實(shí)的搶答現(xiàn)場

90、使用，但是該系統(tǒng)已經(jīng)充分驗(yàn)證項(xiàng)目的可行性，因此可以進(jìn)行優(yōu)化提高系統(tǒng)實(shí)用性。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　系統(tǒng)在傳輸距離和傳輸信號穩(wěn)定上，實(shí)現(xiàn)搶答器的所有功能，充分驗(yàn)證了項(xiàng)目的可行性。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)15M范圍內(nèi)的信號穩(wěn)定傳輸，節(jié)點(diǎn)加入方便可以實(shí)現(xiàn)更多支路的搶答功能。系統(tǒng)不僅有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、功能強(qiáng)大，電路簡單的特點(diǎn)而且實(shí)現(xiàn)了活動空間的自

91、由化，前景相當(dāng)?shù)睦硐搿Ｎ㈦娮蛹夹g(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和無線通信技術(shù)的進(jìn)步，推動了低功耗多功能傳感器的快速發(fā)展，使其在微小體積內(nèi)能夠集成信息采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信等多種功能。成本也越來越低，因此經(jīng)濟(jì)效益很好。因此，擁有無線傳輸、低功耗等優(yōu)點(diǎn)的無線搶答器擁有廣闊的前景。</p><p>　　ZigBee 是一個(gè)針對傳感器網(wǎng)絡(luò)、建筑自動化等應(yīng)用的短距離無線技術(shù)規(guī)范。ZigBee 是近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本

92、的雙向無線通信技術(shù)，主要適用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，是為滿足小型、廉價(jià)設(shè)備的無線聯(lián)網(wǎng)和控制而制定的。它按高度省電要求設(shè)計(jì)，因此低功耗和較低數(shù)據(jù)傳輸率意味著不會和Wi - Fi 等其它無線技術(shù)競爭，而是作為傳感路網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用的性價(jià)比較高的方案。業(yè)界對它在上述領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展充滿信心。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] CC2430

93、Data Sheet[OL].http://www.ti.com/cc2430.</p><p>　　[2] IAR Embedded Workbench 8051 Help[OL].http://www.iar.com/.</p><p>　　[3] Smart RF Flash Programmer User Manual[OL].http://www.ti.com/cc2430.&l

94、t;/p><p>　　[4] 高守瑋，吳燦陽等.ZigBee技術(shù)實(shí)踐教程：基于CC2430/31的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)解決方案[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.6.</p><p>　　[5] 李仲文，段朝玉等.ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實(shí)戰(zhàn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.</p><p>　　[6] 李仲文，段朝玉等.ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與

95、無線定位實(shí)戰(zhàn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本研究及學(xué)位論文是在我的導(dǎo)師xx老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，xx老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。兩年多來，xx教授不僅在學(xué)業(yè)上

96、給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向xx老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。</p><p>　　在此，我還要感謝在一起愉快的度過研究生生活的09電子轉(zhuǎn)各位同學(xué)，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。</p><p>　　在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我

97、無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!</p><p>　　附錄1作品實(shí)物圖和電路原理圖</p><p>　　無線雙機(jī)通信發(fā)送和接收成功（圖中可以看到發(fā)送和接收數(shù)據(jù)一致）。</p><p>　　第一路搶答成功（主控端數(shù)碼管顯示搶答成功組號）。</p><p>　　第二路搶答成功圖片(一號選手采

98、用外置天線，二號和三號采用內(nèi)置天線)</p><p><b>　　第三路搶答成功圖片</b></p><p><b>　　附錄2 部分源程序</b></p><p>　　/****************************************************************************

99、**</p><p>　　Filename: rf_test.c</p><p>　　Target: cc2430</p><p>　　Revised: 28/09-2010</p><p>　　Revision: 1.0</p><p>　　Description:</p&

100、gt;<p>　　This file provides 4 small tests which demonstrate use of the radio.</p><p>　　******************************************************************************/</p><p>　　#include &q

101、uot;ioCC2430.h"</p><p>　　#include "cul.h"</p><p>　　#include "hal.h"</p><p>　　#include "RF04EB.h"</p><p>　　#define ADDRESS_0 0x01</

102、p><p>　　#define ADDRESS_1 0x02</p><p>　　#define SEND 0</p><p>　　#define RECEIVE 1</p><p>　　#define SINGLE 0</p><p>　　#define CONTINUOUS 1</p&g

103、t;<p>　　#define PING_PONG 2</p><p>　　#define PER_TEST 3</p><p>　　#define EXIT 4</p><p>　　#define RECEIVE_TIMEOUT 800</p><p>　　#define P

104、ING_PONG_TIMEOUT 1200</p><p>　　#define PING_PONG_REQUEST 0x80</p><p>　　#define PING_PONG_RESPONSE 0x40</p><p>　　#define PER_RECEIVE_TIMEOUT

105、 10000</p><p>　　#define PER_TOTAL_PACKET_NUMBER 1000</p><p>　　#define PER_TEST_REQUEST 0x20</p><p>　　void initRfTest(void);</p><p>　　void rf_test

106、_main(void);</p><p>　　void receivePacket(UINT8 *receiveByte);</p><p>　　void sendPacket(UINT8 sendByte);</p><p>　　void receiveMode(void);</p><p>　　void contionuousMo

107、de(void);</p><p>　　UINT8 RxTxState;</p><p>　　UINT8 myAddr;</p><p>　　UINT8 remoteAddr;</p><p>　　void initRfTest(void)//信道的選擇函數(shù)</p><p><b>　　{</b>

108、</p><p>　　UINT32 frequency = 2405000;</p><p>　　INIT_GLED();</p><p>　　INIT_YLED();</p><p>　　radioInit(frequency, myAddr);</p><p><b>　　}</b></

109、p><p>　　void key(void)//數(shù)據(jù)顯示函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1DIR |=0Xff;</p><p>　　IO_DIR_PORT_PIN(0,6,IO_OUT);</p><p>　　IO_DIR_PORT_PIN(0,7,IO_OUT)

110、;</p><p><b>　　P1_2=0;</b></p><p><b>　　P1_3=0;</b></p><p><b>　　P1_4=0;</b></p><p><b>　　P1_5=0;</b></p><p>&l

111、t;b>　　P1_6=0;</b></p><p><b>　　P1_7=0;</b></p><p><b>　　P0_6=0;</b></p><p><b>　　P0_7=0;</b></p><p><b>　　//</b><

112、;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　void key1(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1DIR |=0Xff;</p><p>　　IO_DIR_PORT_PIN(0,6,IO_OUT);</p>

113、<p>　　IO_DIR_PORT_PIN(0,7,IO_OUT);</p><p><b>　　P1_2=1;</b></p><p><b>　　P1_3=0;</b></p><p><b>　　P1_4=0;</b></p><p><b>　　P1

114、_5=1;</b></p><p><b>　　P1_6=1;</b></p><p><b>　　P1_7=1;</b></p><p><b>　　P0_6=1;</b></p><p><b>　　P0_7=0;</b></p>

115、;<p><b>　　//</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　#ifdef COMPLETE_APPLICATION</p><p>　　void rf_test_main(void){</p><p><b>　　#else</b&g

116、t;</p><p>　　void main(void){</p><p><b>　　#endif</b></p><p>　　INT_GLOBAL_ENABLE(INT_ON);</p><p>　　if(P0_1)//作為發(fā)送或者接收端的判別語句</p><p><b>　　{&l

117、t;/b></p><p>　　myAddr = ADDRESS_0;</p><p>　　remoteAddr = ADDRESS_1;</p><p>　　initRfTest();</p><p>　　receiveMode();</p><p><b>　　}</b></p&g