系统整体结构,如图 3。1所示:

图 3。1 系统结构示意图

从图中可以看出,CC2530处理传感器采集的数据,并且发送给协调器,协调器也可以通过ZigBee技术控制终端节点。PC上位机和CC2530通过串口通信协议有线相连,CC2530集中各无线终端采集数据,先在协调器处理后一部分交给液晶显示屏直观显示,另一部分通过串口依次上传到上位机。PC机作为主控系统,将采集到的CC2530上传数据,进行分类管理并显示。底层各个传感器将数据连续不断的发送到CC2530,CC2530接收数据并且对各个传感器进行控制。协调器自身也能采集一部分数据发送给上位机。这就是整个系统简单的工作流程。

整个系统设计采用分模块开发,具体设计模块如图 3。2所示:

图 3。2 分功能模块设计图[4]

上图是功能设计图,有些部分在后面设计中有合并和修改,比如门窗监控设备就和监控系统集成到了一起;该删去的设备也被删去。

图 3。3为整体逻辑网络设计,也是最后产品设计图。

图 3。3 逻辑网络设计图

3。2。1拟采取的方法和技术

(1)通过比较分析法,了解有关ZigBee模块特性,分析市面上无线监控系统原理,进行数据的采集,对红外监测的方式进行研究;

(2)采用单线制通信的温湿度传感器节点;论文网

(3)采用基于中断模式的人体红外感知节点;

(4)使用基于Z-Stack的无线结点通信应用;

(5)采用。Net开发平台中Windows Form的窗体应用程序的用户界面。

3。2。2软件部分设计要求

软件采用IAR开发环境进行硬件系统开发;

利用CC2530芯片、TI-ZStack协议栈、多种传感器进行设计;

PC操作系统采用Windows XP;

上位机应用开发环境采用VS2010和2012以适应学校和自己电脑不同的环境。

3。2。3硬件部分设计要求

设计详细完整的altium designer DXP电路图;按照功能划分传感器节点;设计出完善的拓扑;对CC2530进行选型。

对硬件要求:

(1)CC2530选型合理,选择功耗小,性能稳定的CC2530芯片,并对RF性能进行测试,选择合适的芯片。

(2)整体系统成本低,要控制ZigBee模块成本,尤其是终端节点大量部署的情况下,在满足所有需求的情况下,多余功能尽量精简。

(3)LED液晶显示,只是辅助显示,要求LCD12864即可。

(4)IO口规划合理,在设计硬件时要明确各个模块与CC2530核心板的数据IO口,做到合理使用,不重复使用IO口。

(5)功耗低,要求终端节点满足3。7V锂电池持续工作一年左右,因此要选择合适的传感器。

(6)PL2303实现串口转换USB,无论是在单片机还是ARM嵌入式系统的设计中,由于要与上位机传输数据,现在大量电脑特别是笔记本电脑已经没有了传统串行接口,同时USB使用还能提高数据交互传输速率。但是要注意考虑驱动程序的安装和部署。

硬件设计方案制定的核心在于ZigBee无线传感网络节点的设计。传感器模块负责实时检测门窗的开闭、室内人员移动,对室内温度等进行监控等的基本功能,通过ZigBee发送给协调器,串口发送PC上位机进行数据处理与实时显示。从而达到分布式实时采集的要求。

4分布式监控系统的硬件设计与实现

分布式监控系统硬件部分主要由协调器和终端传感器节点组成。第三章说明了分布式监控系统总体的设计,本系统采用基于CC2530无线通信ZigBee的开发板,也是主控板,并由多个CC2530终端模块组成,进行分布式数据采集。以下就是所有涉及到的硬件和电路的详细介绍。

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