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基于ATmega128L的Zigbee节点硬件设计与实现

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简介:无线传感器汇集集成了众种时间,席卷传感器时间、谋划机时间和通讯时间,正在军事、境况、健壮、家庭、贸易等很众方面有着伟大的潜正在行使前景,它通过众数千个轻细的节点之

关键词:树状网络拓扑图

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  无线传感器汇集集成了众种时间,席卷传感器时间、谋划机时间和通讯时间,正在军事、境况、健壮、家庭、贸易等很众方面有着伟大的潜正在行使前景,它通过众数千个轻细的节点之间彼此通讯,通过接力的举措杀青大界限监控的形式不但提升了就业功效,更有利于时间的监控和统制。通讯汇集是通过汇集赞同,使得节点之间通过赞同举办妥协和传送数据,酿成一个无线传感器汇集。这种汇集的特征是节点群集度高,或许自立支配和修筑,而且自立统制,因而无线传感器汇集的行使是时间进展的趋向。

  FFD(fullfunctiondevice);另一种叫精简成效摆设RFD(reducedfunctiondevice)。汇集的修筑需求有妥协器列入就业(FFD)。所有汇集的酿成流程:开始辈行初始化,之后妥协器最先列入后设置汇集,汇集设置此后再通过途由器(FFD)和终端摆设(RFD)挖掘汇集,最终正在设置起的汇集最先数据统制和传送。

  传感器节点是由几个分歧的模块构成,这些模块管制着分歧的成效,有传感器模块,传感器模块是传感的硬件本原,接着通过管制器模块,这个模块推广着要紧的成效,数据管制后技能举办通讯,尚有无线通讯模块和能量供应模块。传感器节点紧要的成效是:开始辈行数据节点的数据收罗,收罗后的数据再举办管制,经历管制后的数据再通过节点转发举办统一,同时尚有其他节点转发数据过来,云云再对全豹节点的数据举办统制和统一,数据管制后再举办存储。全豹传感器的就业道理和机闭大致无别,固然每一种传感器打算分歧,不过基础的架构是无别的。传感器节点的这种成效等同于吞并守旧汇集的途由成效,行为汇集终端传送和领受数据,是组成5项汇集的本原,网线汇集的基础元素是传感器节点,节点是组成无线传感汇集的基础平台。

  因为守旧的节点用来收罗数据,不但节点个数众,并且就业时辰长、功效低等,此次打算做了些厘正。此次采用的硬件打算归纳分歧硬件的特征,管制器是采用AVR单片机ATmega128L管制器,它的特征是职能高、速率疾、功耗较低,比遍及的8位机比拟,适用性高、硬件资源足够。具有高职能、高速率、低功耗和硬件资源足够的特征。

  CPU紧要具有几种省电形式:IDLE、POWERSAVE、POWERDOWM、STANDYBY。正在分歧的省电形式下可能高功效就业。时钟支配由8MHz的晶振供应,时钟频率可能通过软件举办更改和选拔。其内部集成的步骤存储器巨细为128KB,尚有4KB静态RAM,同时带有4KB的E2PROM。

  CC2420是Chipcon公司开拓的一款低功耗通讯芯片。它的特征是延迟时辰短,使得有更众的富足的睡眠时辰,维持这个状况不但可能提升功效,节减了能耗,节点的操纵寿命也比力可观。CC2420与管制器的衔尾轻易,通过4个管脚外现数据的状况,区别为它操纵SFD、FIFO、FIFOP和CCA。接口是采用SPI接口,它与CC2420换取数据、发送死令,复位时通过VREG_EN和RESET_N2个引脚杀青使能和复位,出现和CC2420般配的就业电压,通常巨细为1.8V,保障管制器进入寻常就业状况。因为和天线接连的引脚具有高阻抗特征,引脚为RF_P和RF_N。高阻抗般配需求高阻抗天线,通常条件般配的负载阻抗为115+j×180。

  此次打算采用串行接口的Flash存储芯片AT45DB041,它的存储空间为4Mbit,可能轻易地和串口接连。因为1个汇集传感节点具备途由器和主机2种成效,管制器ATmega128L的片内存储单位不行知足条件,因而必需举办相应的扩展。每个节点必需有独立的序列号,此次打算选拔DS2410Z序列号存储器。它有64位ROM,内含是48位独一的序列码、8位CRC校验码和8位家族码。数据采用1-Wire赞同,无需外部供电,仅通过1个信号引线个地回途串行传输。途由成效采用串行接口的Flash存储芯片AT45DB041,它具有4Mbit的存储空间,可轻易地衔尾正在ATmega128L的串口上。

  打算采用光敏传感器,电源模块由2节1.5V干电池供电。传感器模块的选拔相比拟较灵敏,可能遵循现实状况选拔分歧的传感器。节点打算管制器处于省电形式,射频模块无职责时处于睡眠形式,以尽量裁汰节点的耗电。

  为了裁汰外围信号的作梗,必需把信号线、地线分裂,分成几个宗旨,而且是采用独立的模块打算,商讨到打算的几点体积更精简,更需求减小信号的作梗,可能用众层板,正在高电频的就业状况,正在该层没有效做布线的面积均需用铜填充并接到地。

  本文采用的开拓软件是WinAVR20050214版本的集成开拓境况和AVRStudio4下载步骤。软件模块紧要席卷:CC2420驱动步骤、汇集途由打算等。

  妥协器的软件流程图如图1所示。编制刚最先初始化,硬件赞同初始化后最先设置汇集,判决节点是否接入汇集,接入汇集告成后运转赞同职责,领受节点数据并发送到PC上。

  成员节点紧要是收罗传感器数据和领受来自妥协器的支配数据。当没少有据收发时进入歇眠状况,节点功耗降到最低,成员节点的软件打算流程图如图2所示。编制初始化后举办硬件和赞同初始化,加载告成后举办赞同职责,判决职责后丈量传感器数据并发到妥协器,进入歇眠状况后再推广下一个职责,若胜过轨则次数,汇集设置失利。

  CC2420芯片供应了物理层的数据办事和统制办事,MAC层点到点通讯的办事接口通流程序支配CC2420寄存器达成传感器数据的收发。IEEE802.15.4界说的MAC帧式子:MAC层头帧;MAC净载荷;MAC层帧尾。个中,MHR有固定的规律,并不是全豹的帧都蕴涵地方域。

  ZigBee的汇集层维持众种汇集拓扑机闭,针对结点数目的限度选拔星形汇集。正在星型汇集中,节点被筑设成1个全成效节点和1个或众个简化成效节点全豹的RFD都只可和FFD通讯。节点的汇集层赞同采用树形途由算法与AODV途由算法相连接的途由算法,个中树形途由算法指的是正在做途由选拔计谋时诈骗树形机闭址;AODV算正派是对AdHoc按需隔断矢量途由算法的厘正。本文打算节点组网测试选拔了星形汇集,一个是妥协器,此外两个是光传感节点,从可视化后台软件SNAMP可能看到节点构成的汇集拓扑图和领受来的数据包,如图3所示。

  通过此次打算,测验声明了节点的体积小、集成度高、功耗低,通过众宗旨布线不但裁汰了信号的作梗,并且加大了传输的隔断。软件打算可能通过节点编程杀青妥协器、途由器和汇集终端的传输。硬件中的模块打算可能遵循全部的需求更改分歧的传感模块,具有更高的灵敏性。

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  的硬件打算与杀青 /

  单片机支配的音响监测与无线.音响信号出现的选拔 ATMEGA128L单片机出现频率为500Hz的方波用来行为音响信号。方波信号的出现本质上是正在守时器溢出停滞次数到达轨则次数时,将输出I/O管脚的状况取反。该信号安静是比力模范的频率为500Hz的方波信号,并且,出现波形比力灵敏,频率可调,步骤比力容易杀青,最要紧的是不会占用单片机太众资源。将信号经历三极管放大,此时扬声器的输出电流为40mA安排,供电电源为5V,P=U*I发声模块的功率低于200mW.如图1所示。 图1 2.拾音器领受放大电途 领受一面用拾音器领受音响信号,但因为拾音器领受到的信号正在不经历放大时信号很小,200mv安排,不易检测

  单片机支配的音响监测与无线定位编制 /

  中邦事全邦上缺水邦度之一,人均水资源量为2 238.6 m3 ,仅相当于全邦人均占领量的1/4,是全邦人均水资源极少的13个贫水邦之一[1]。而正在摩登化工业中,工业用水量快速增补,水资源供需冲突将更为了得,缺水仍然成为工业进展的限制身分。为了提升我邦工业的节水率,实时挖掘深埋正在地下的水管道漏水形象,探索并打算了一种能深埋地下的无线 总体机闭数据收罗通讯终端长远深埋正在地下,就条件抄外终端功耗低、抗作梗性好、通讯隔断远和防潮性强。归纳以上重点,终端机闭打算框图如图1所示。为了下降抄外终端功耗,数据收罗通讯终端采用了超低功耗管制器Atmega128L和低功耗集成射频芯片CC1020。因为终正直在地下,供电可能采用布线L

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  低功耗AVR 微管制器芯片atmega128L 行为传感器节点的CPU, 担负数据的存储和管制。无线通讯模块采用维持IEEE 802.15.4 赞同的无线 正在硬件上杀青了IEEE 802.15.4 的MAC 子层安乐操作, 跟管制器之间通过SPI 接口拜访。电源一面则采用3 节7 号锂电池供电。[page] 4 TinyOS 的探索与移植 TinyOS 是由UCBerkeley 开拓的一种基于组件的开源嵌入式操作编制,其行使范畴是无线传感器汇集。正在传感器汇集中, 传感器节点有两个了得的特征: 一是并发性强, 恐怕存正在众个需求同时推广的逻辑支配; 二是节点的模块化水准高。这两个特征给打算面向

  ISD111O语音模块播放闹铃铃声。 1.2 编制基础计划选拔 1.2.1 单片机 编制的单片机采用高职能、低功耗的AVRATmegal28L微支配器。编制诈骗4个外部停滞接4个独立式按键来举办参数、成效的配置,蜂鸣器用来整点提示和闹铃提示。步骤下载可通过预留ISP接口轻易地对编制软件举办升级、增添或裁剪编制成效。 1.2.2 显示模块 液晶显示模块是128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块,可显示汉字及图形,内置邦标GB2312码简体中文字库(16×16点阵)、128个字符 (8×16点阵)及64×256点阵显示RAM(GDRAM)。可与单片机直接

  本文为众人带来zigbee妥协器效用及与终端节点的区此外先容。zigbee妥协器效用所谓妥协器,即是汇集机闭的统制者。针对通常的行使形式,正在一个Zigbee汇集酿成之后,妥协器不是必需的。它最紧要的效用是,凭据扫描状况,选拔少少合意参数设置一个汇集。每个zigbee汇集只应承有一个zigbee的妥协器,妥协器开始选拔一个信道和汇集标识(PAN ID),然后最先这个汇集。由于妥协器是所有汇集的最先,他具有汇集的最高权限,是所有汇集的保护者,还可能维持间接寻址用的外格绑定,同时还可能打算安乐中央和推广其他举措,维持汇集其他摆设的通讯。zigbee妥协器与终端节点的区别妥协器就相当于网闭,是所有ZigBee汇集的中枢,所少有据最终都返回

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