基于物聯(lián)網(wǎng)的燈光控制系統(tǒng)——燈光節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)(共28頁)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(b y sh j)說明書設(shè)計(jì)(shj)題目: 基于(jy)物聯(lián)網(wǎng)的燈光控制系統(tǒng) 燈光節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)專 業(yè): 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù) 班 級: 物聯(lián)網(wǎng)XX 學(xué) 號: 姓 名: 指導(dǎo)教師: 二一五年十二月二十日PAGE 學(xué) 生姓 名學(xué)號班級專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)設(shè)計(jì)題目基于物聯(lián)網(wǎng)的燈光控制系統(tǒng)燈光節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式備 注設(shè)計(jì)內(nèi)容：課題簡介：以道惟爾公司CC2430無線傳感器節(jié)點(diǎn)和光照傳感器模塊為載體，基于IAR和VS2010開發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)一個(gè)燈光控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對道路燈光亮滅進(jìn)行控制，并接受上位機(jī)監(jiān)控命令。主要任務(wù)：（1）設(shè)計(jì)51單片機(jī)控制層的軟件，包括根據(jù)系統(tǒng)工作過程制

2、定51單片機(jī)模塊與CC2430無線通訊模塊串口通訊協(xié)議，然后編寫和調(diào)試串口收發(fā)子程序設(shè)計(jì)；（2）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。主要技術(shù)要求如下：（1）采用模塊化設(shè)計(jì)思想規(guī)劃各子程序功能；（2）串口通訊的基本數(shù)據(jù)幀格式為：幀頭、功能碼、數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)、幀尾。進(jìn)度安排：1. 任務(wù)分解，收集有關(guān)資料并消化吸收2周；2. 制定設(shè)計(jì)方案1周；3. 軟件設(shè)計(jì)6周；4. 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告2周；5. 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。主要參考文獻(xiàn)、資料(寫清楚參考文獻(xiàn)名稱、作者、出版單位)：1孫利民，李建中，李偷，朱紅松.無線傳感器網(wǎng)絡(luò).清華大學(xué)出版社，20052陳林星.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，20093王小強(qiáng)，歐陽駿，黃寧淋.Z

3、igBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).化學(xué)工業(yè)出版社，20124郭淵博，楊魁武，趙儉.ZigBee技術(shù)與應(yīng)用CC2430設(shè)計(jì)、開發(fā)與實(shí)踐.國防工業(yè)出版社，20105高守瑋，吳燦陽.ZigBee技術(shù)實(shí)踐教程.北京航空航天大學(xué)出版社，20096CC2430資料./view/1735618.htm審批意見教研室負(fù)責(zé)人：年 月 日備注：任務(wù)書由指導(dǎo)(zhdo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。頁摘要目前現(xiàn)有的城市路燈控制系統(tǒng)大多采用有線連接的方式，系統(tǒng)成本高、功耗大、施工復(fù)雜，而且存在能源浪費(fèi)、后期維護(hù)(wih)困難等問題。針對以上缺點(diǎn)以道惟爾公司(n s)CC2430無線傳感器節(jié)點(diǎn)(ji

4、 din)和光照傳感器模塊為載體，基于IAR和VS2010開發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)一個(gè)模擬道路燈光控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對道路燈光亮滅進(jìn)行控制，并接受上位機(jī)監(jiān)控命令。該系統(tǒng)采用了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和ZigBee技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種集無線通信、數(shù)據(jù)采集和信息處理功能于一體的新興網(wǎng)絡(luò)。ZigBee技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最具代表性的一種新興技術(shù)，具有低成本、低功耗等特點(diǎn)。將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于城市路燈控制系統(tǒng)，將有利于實(shí)現(xiàn)路燈控制系統(tǒng)的智能化和節(jié)能化。關(guān)鍵詞CC2430無線傳感器網(wǎng)絡(luò)ZigBee第1章概述(i sh)在城市(chngsh)道路燈光控制(kngzh)中，為了實(shí)時(shí)地控制不同道路燈光的亮滅，需要一個(gè)分布

5、式多點(diǎn)道路燈光控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的多點(diǎn)分布式道路燈光控制系統(tǒng)多采用有線傳輸方式，然而隨著分布式節(jié)點(diǎn)的不斷增加，系統(tǒng)的布線復(fù)雜度和成本也就極具增加，這給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、維護(hù)和升級帶了許多不便。如何解決有線網(wǎng)絡(luò)帶來的諸多不便已成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)具有自組織、可快速部署、屏蔽性強(qiáng)、無人值守等優(yōu)點(diǎn)。隨著射頻技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展，無線通信功能的實(shí)現(xiàn)越來越容易，數(shù)據(jù)傳輸速率也越來越快，并且逐漸達(dá)到可以與有線網(wǎng)絡(luò)相媲美的水平。基于物聯(lián)網(wǎng)的燈光控制系統(tǒng)旨在設(shè)計(jì)一種基于物聯(lián)網(wǎng)的模擬道路燈光控制系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)對多個(gè)分散節(jié)點(diǎn)的燈光亮滅控制。采用模塊化設(shè)計(jì)，無論是硬件還是軟件，各個(gè)分層間結(jié)構(gòu)清楚。

6、在技術(shù)架構(gòu)上，將感知、傳輸、應(yīng)用分離，采用感知控制層、傳輸通信層、應(yīng)用服務(wù)層三層架構(gòu)設(shè)計(jì)。第2章系統(tǒng)(xtng)總體設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)(shj)目標(biāo)1經(jīng)調(diào)研分析，制定系統(tǒng)總體邏輯(lu j)架構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)。2合理選擇各部分硬件，并開發(fā)基于CC2430平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)程序。3基于CC2430和TI Z-STACK協(xié)議棧，開發(fā)WSN應(yīng)用程序，組建具有分布式自組網(wǎng)能力的WSN燈光控制無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。4完成PC展示層應(yīng)用軟件開發(fā)。5最終搭建一套具有較好實(shí)時(shí)性的燈光控制系統(tǒng)。2.2設(shè)計(jì)原則本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中綜合考慮了以下基本原則：1在達(dá)到預(yù)期功能的基礎(chǔ)上，確保系統(tǒng)的性能指標(biāo)，如燈光控制實(shí)時(shí)性指標(biāo)、網(wǎng)絡(luò)自愈性指標(biāo)等

7、。2模塊化設(shè)計(jì)，無論是硬件還是軟件，各個(gè)分層間結(jié)構(gòu)清楚，采用規(guī)范的通訊協(xié)議，便于系統(tǒng)升級和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容。2.3技術(shù)架構(gòu)在技術(shù)架構(gòu)上，將感知、傳輸、應(yīng)用分離，采用感知控制層、傳輸通信層、應(yīng)用服務(wù)層三層架構(gòu)設(shè)計(jì)。PC展示層應(yīng)用軟件基.Net Framework框架，在VS2010平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。2.4系統(tǒng)組成本系統(tǒng)可分為感知層、傳輸層和應(yīng)用層三層架構(gòu)。整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2-1所示。感知層主要為CC2430終端。終端將通過無線網(wǎng)絡(luò)接收來自協(xié)調(diào)器下發(fā)的燈光控制數(shù)據(jù)。傳輸層主要為CC2430協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器，上電后建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，接受從網(wǎng)絡(luò)上傳輸來的信息，并將這些信息通過串口傳到PC。應(yīng)用層主要包括通過串口與

8、CC2430協(xié)調(diào)器連接的上位機(jī)管理軟件。圖2-1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第3章系統(tǒng)(xtng)通訊(tngxn)協(xié)議規(guī)劃(guhu)3.1系統(tǒng)運(yùn)行流程道路燈光控制系統(tǒng)的運(yùn)行主要包括注冊網(wǎng)絡(luò)、獲取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、下發(fā)控制指令等三方面的操作。在道路燈光控制系統(tǒng)中服務(wù)器與CC2430協(xié)調(diào)器之間是通過串口進(jìn)行通信，兩者之間是需要使用統(tǒng)一的波特率、并按指定幀格式收發(fā)數(shù)據(jù)。CC2430協(xié)調(diào)器與CC2430終端節(jié)點(diǎn)之間是通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通信的，需要物理地址和網(wǎng)絡(luò)地址。CC2430終端節(jié)點(diǎn)是通過普通I/O口將控制命令轉(zhuǎn)化為控制模塊（執(zhí)行機(jī)構(gòu)）的驅(qū)動(dòng)信號的。3.1.1注冊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)啟動(dòng)后，CC2430協(xié)調(diào)器首先建立無

9、線網(wǎng)絡(luò)，路由器和終端節(jié)點(diǎn)在發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)后，會(huì)主動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)，并上傳網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（物理地址、網(wǎng)絡(luò)地址、節(jié)點(diǎn)類型等）。注冊網(wǎng)絡(luò)的流程如圖3-1所示。圖3-1注冊網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行流程3.1.2獲取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)系統(tǒng)運(yùn)行中，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)掉線節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)會(huì)周期性去詢問節(jié)點(diǎn)，要求返回網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。獲取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的流程如圖3-2所示。圖3-2獲取網(wǎng)絡(luò)(wnglu)參數(shù)運(yùn)行流程3.1.3下發(fā)(xi f)控制指令當(dāng)需要(xyo)改變各被控對象的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)就需要下發(fā)各類控制指令，其流程如圖3-3所示。圖3-3下發(fā)控制指令運(yùn)行流程3.2通信協(xié)議規(guī)劃3.2.1規(guī)劃原則1）透明傳輸，將控制與傳輸分離。2）ZigBee無線網(wǎng)支持廣播、點(diǎn)對點(diǎn)通信。3

10、.2.2WSN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.WSN類型(lixng)節(jié)點(diǎn) 1）協(xié)調(diào)(xitio)器（Coordinator） 在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，有且只有一個(gè)協(xié)調(diào)(xitio)器節(jié)點(diǎn)，它負(fù)責(zé)選擇網(wǎng)絡(luò)所使用的頻率通道、建立網(wǎng)絡(luò)并將其他節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)、提供信息路由、安全管理和其他服務(wù)。 2）路由器（Router） 路由器節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離延伸的必要部件。它負(fù)責(zé)發(fā)送和接受節(jié)點(diǎn)自身信息；節(jié)點(diǎn)之間轉(zhuǎn)發(fā)信息；允許子節(jié)點(diǎn)通過它加入網(wǎng)絡(luò)。 3）傳感器節(jié)點(diǎn)（Sensor） 傳感器節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)就是發(fā)送和接收信息，通常一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)處在數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)時(shí)可進(jìn)入休眠狀態(tài)以降低能耗。 2. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥x擇本系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)基于Z-Stack協(xié)議棧完成

11、，由于控制點(diǎn)不多、分布范圍較窄，故采用星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖3-4所示。圖3-4星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.1.3通信協(xié)議協(xié)議的規(guī)劃應(yīng)采用分層方式實(shí)施，以便明確邊界。對于本系統(tǒng)而言，整個(gè)協(xié)議從下自上為分三層，如圖3-5所示。圖3-5自定義協(xié)議(xiy)的層次結(jié)構(gòu)1）網(wǎng)絡(luò)(wnglu)間傳輸數(shù)據(jù)流的特點(diǎn)。表3-1數(shù)據(jù)流特點(diǎn)(tdin)序號鏈路方向數(shù)據(jù)流功能數(shù)據(jù)流大小數(shù)據(jù)流內(nèi)容1上行注冊網(wǎng)絡(luò)（1-1）=24B源節(jié)點(diǎn)物理地址（8B）源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址（2B）源節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)類型（3B）父節(jié)點(diǎn)物理地址（8B）父節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址（2B）目標(biāo)節(jié)點(diǎn)提取的鏈路質(zhì)量 （1B）上傳網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（2-4）=24B源節(jié)點(diǎn)物理地址（8B）源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)

12、絡(luò)地址（2B）源節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)類型（3B）父節(jié)點(diǎn)物理地址（8B）父節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址（2B）目標(biāo)節(jié)點(diǎn)提取的鏈路質(zhì)量 （1B）上傳執(zhí)行結(jié)果（3-5）=11B源節(jié)點(diǎn)物理地址（8B）源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址（2B）執(zhí)行結(jié)果（1B）2下行下發(fā)獲取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)指令（2-3）=13B目標(biāo)節(jié)點(diǎn)物理地址（8B）目標(biāo)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址（2B）幀功能標(biāo)識（3B）下發(fā)控制指令（3-3）=14B目標(biāo)節(jié)點(diǎn)物理地址（8B）目標(biāo)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址（2B）幀功能標(biāo)識（3B）控制參數(shù)（1B）2）協(xié)議幀格式。表3-2無線網(wǎng)通信協(xié)議基本幀格式內(nèi)容字節(jié)數(shù)備注幀頭&WSN4幀類型3幀長度241物理地址8功能復(fù)用： （1）注冊網(wǎng)絡(luò)和獲取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時(shí)：承載源節(jié)點(diǎn)物理地址（8B

13、）、網(wǎng)絡(luò)地址（2B）； （2）下發(fā)控制指令時(shí)：承載目標(biāo)節(jié)點(diǎn)物理地址（8B）、網(wǎng)絡(luò)地址（2B）；（3）上傳執(zhí)行結(jié)果時(shí)：承載源節(jié)點(diǎn)物理地址（8B）、網(wǎng)絡(luò)地址（2B）。網(wǎng)絡(luò)地址2數(shù)據(jù)包7功能復(fù)用： （1）注冊網(wǎng)絡(luò)和獲取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時(shí)：18-19字節(jié)承載父節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址（2B），20-22承載節(jié)點(diǎn)類型（3B）； （2）下發(fā)控制指令時(shí)：承載控制參數(shù)（1B），沒有用完的字節(jié)填充0； （3）上傳執(zhí)行結(jié)果時(shí)：承載執(zhí)行結(jié)果（1B），沒有用完的字節(jié)填充0。連接質(zhì)量1幀尾END33）表3-3，各字段含義(hny)。表3-3各字段含義(hny)幀頭用于表明一幀數(shù)據(jù)的開始。幀類型用于指明傳輸?shù)倪@一幀的數(shù)據(jù)的用途。幀長度用于指

14、明接下來要傳輸?shù)奈锢淼刂贰⒕W(wǎng)絡(luò)地址、數(shù)據(jù)包等三字段的長度。物理地址功能復(fù)用。網(wǎng)絡(luò)地址功能復(fù)用。數(shù)據(jù)包用于指明通信中具有實(shí)質(zhì)意義的數(shù)據(jù)。連接質(zhì)量用于指明 WSN 中節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)通信的鏈路的通信質(zhì)量。幀尾用于表明一幀數(shù)據(jù)的結(jié)束。4）幀類型(lixng)簡表。表3-4幀類型簡表幀類型功能命令備注下行鏈路下發(fā)獲取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)指令 （2-3）RNPRead Node Network Parameters讀取節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)下發(fā)控制指令 （3-3）CPAControl by Physical Address 根據(jù)物理地址下發(fā)控制指令CNAControl by Network Address 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址下發(fā)控制指令

15、5）幀類型(lixng)詳表。表3-5JNS幀類型(lixng)詳表功能類型詳細(xì)解釋JNS注冊網(wǎng)絡(luò)（1）用途：終端節(jié)點(diǎn)新加入網(wǎng)絡(luò)后，向協(xié)調(diào)器發(fā)送節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)信息。（2）終端節(jié)點(diǎn)或路由器上傳到協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)項(xiàng)目字節(jié)數(shù)內(nèi)容幀頭4B&WSN幀類型3BJNS幀長度1B0 x18物理地址8B源節(jié)點(diǎn)物理地址網(wǎng)絡(luò)地址2B源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)據(jù)包7B0-1字節(jié)父節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址2-4字節(jié)節(jié)點(diǎn)類型（終端節(jié)點(diǎn)：RFD）連接質(zhì)量1B協(xié)調(diào)器收到節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)后的連接質(zhì)量數(shù)據(jù)幀尾3BEND（3）使用步驟1）協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò) 2）啟動(dòng)路由器或終端節(jié)點(diǎn) 3）終端節(jié)點(diǎn)主動(dòng)上傳入網(wǎng)信息。字符串示例：&WSNJNS123456780100RFD5EN

16、D表3-6CPA幀類型(lixng)詳表功能類型詳細(xì)解釋CPA下發(fā)控制指令（1）用途：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址下發(fā)控制指令。（2）協(xié)調(diào)器下發(fā)到終端的數(shù)據(jù)項(xiàng)目字節(jié)數(shù)內(nèi)容幀頭4B&WSN幀類型3BCPA幀長度1B0 x12物理地址8B目標(biāo)節(jié)點(diǎn)物理地址網(wǎng)絡(luò)地址2B目標(biāo)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)據(jù)包7B1字節(jié)燈組號2-3字節(jié)控制狀態(tài)4-7字節(jié)0000連接質(zhì)量1B協(xié)調(diào)器收到節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)后的連接質(zhì)量數(shù)據(jù)幀尾3BEND（3）使用步驟及示例1）啟動(dòng)協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點(diǎn)2）向終端下發(fā)控制指令3）終端節(jié)點(diǎn)接收下發(fā)的指令字符串示例：&WSNCPA123456780100RFD5END表3-7RNP幀類型詳表功能類型詳細(xì)解釋RNP下發(fā)獲取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)指

17、令（1）用途：協(xié)調(diào)器向終端下發(fā)獲取網(wǎng)絡(luò)（2）由協(xié)調(diào)器下發(fā)到路由器或終端的數(shù)據(jù)項(xiàng)目字節(jié)數(shù)內(nèi)容幀頭4B&WSN幀類型3BRNP幀長度1B0 x12物理地址8B源節(jié)點(diǎn)物理地址網(wǎng)絡(luò)地址2B源節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)地址數(shù)據(jù)包7B00000000連接質(zhì)量1B協(xié)調(diào)器收到節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)后的連接質(zhì)量數(shù)據(jù)幀尾3BEND（3）使用步驟及示例1)下發(fā)獲取網(wǎng)絡(luò)參數(shù)指令2)啟動(dòng)協(xié)調(diào)器3)協(xié)調(diào)器下發(fā)信息給終端,并判斷是否接收?字符串示例：&WSNRNP123456780100RFD5END第4章燈光(dnggung)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1CC2430芯片(xn pin)介紹4.1.1CC2430芯片(xn pin)簡介CC2430是一顆真正的

18、系統(tǒng)芯片(SoC)CMOS解決方案。這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的2.4GHz ISM波段應(yīng)用，及對低成本，低功耗的要求。它結(jié)合一個(gè)高性能2.4GHz DSSS(直接序列擴(kuò)頻)射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級小巧高效的8051控制器。4.1.2CC2430芯片引腳圖CC2430芯片的引腳分布如圖4-1所示。圖4-1CC2430芯片引腳4.1.3CC2430芯片引腳功能CC2430芯片引腳功能定義如表4-1所示。表4-1CC2430各引腳功能(gngnng)定義引腳引腳名稱引腳類型描述-GND接地外露的芯片安裝襯底時(shí)必須連接到PCB的接地P1_7數(shù)字I/OPort 1_7P1_6

19、數(shù)字I/OPort 1_6P1_5數(shù)字I/OPort 1_5P1_4數(shù)字I/OPort 1_4P1_3數(shù)字I/OPort 1_3P1_2數(shù)字I/OPort 1_2DVDD電源（數(shù)字）為數(shù)字I/O提供2.03.6V的電源P1_1數(shù)字I/OPort 1_1 具有 20mA驅(qū)動(dòng)能力P1_0數(shù)字I/OPort 1_0 具有 20mA 驅(qū)動(dòng)能力RESET N數(shù)字輸入復(fù)位，低電平有效P0_0數(shù)字I/OPort 0_0P0_1數(shù)字I/OPort 0_1P0_2數(shù)字I/OPort 0_2P0_3數(shù)字I/OPort 0_3P0_4數(shù)字I/OPort 0_4P0_5數(shù)字I/OPort 0_5P0_6數(shù)字I/OPo

20、rt 0_6P0_7數(shù)字I/OPort 0_7XOSC Q2數(shù)字I/O32MHz晶體振蕩器引腳2AVDD SOC電源（模擬）2.03.6V模擬供電連接處XOSC Q1模擬I/O32MHz晶體振蕩器引腳1RBIAS1模擬I/O用于參考電流的外部精密偏置裝置AVDD RRE電源（模擬）2.03.6V模擬供電連接處RREG_OUT電源輸出1.8V穩(wěn)壓供電輸出，僅供給模擬電路的1.8V部分（為引腳25，27-31，35-40供電）AVDD_IF1電源（模擬）1.8V的供電接收帶通濾波器，模擬測試模塊，整體的偏壓和VGA的第一部RBIAS2模擬輸出外接精密電阻AVDD_CHP電源（模擬）1.8V供電，用

21、于相位檢測，電荷泵和第一部分的環(huán)路濾波器VCO_GUAR電源（模擬）連接保護(hù)環(huán)的壓控振蕩器（到AVDD）屏蔽AVDD_VCO電源（模擬）1.8V供電，用于VCO和后一部分的PLL環(huán)路濾波器AVDD_PRE電源（模擬）1.8V供電，用于預(yù)分頻器，Div-2和本地振蕩器緩沖器AVDD_RF1電源（模擬）1.8V供電，用于LNA，前端偏置和PARF_PRF I/O發(fā)送期間正RF輸入信號到LNA接收期間正RF輸入信號到LNATXRX SWIT電源（模擬）為PA提供校準(zhǔn)電壓RF_N電源（模擬）發(fā)送期間正RF輸入信號到LNA接收期間正RF輸入信號到LNAAVDD SW電源（模擬）為LNA/PA開關(guān)提供1.

22、8V電源AVDD RF2電源（模擬）為接收和傳輸混頻器提供1.8V電源AVDD IF2電源（模擬）為傳輸?shù)屯V波器和VGA的后階段提供1.8V電源AVDD ADC電源（模擬）為ADCs和DACs的模擬部分提供1.8V電源DVDD ADC電源（數(shù)字）為ADCs的數(shù)字部分提供1.8V電源AVDD DGU電源（數(shù)字）為數(shù)字噪聲隔離提供電源連接AVDD DRE電源（數(shù)字）為數(shù)字內(nèi)核穩(wěn)壓器提供2.03.6V電源DCOUPL電源（數(shù)字）提供1.8V的去耦電壓，此電壓不為外電路所使用P2_4/XOSC數(shù)字I/O端口2.4/32.768kHz XOSCP2_3/XOSC數(shù)字I/O端口2.4/32.768kHz

23、 XOSCP2_2數(shù)字I/O端口2.2P2_1數(shù)字I/O端口2.1DVDD電源（數(shù)字）為數(shù)字I/O提供2.03.6V 電源P2_0數(shù)字I/O端口2.04.2CC2430節(jié)點(diǎn)(ji din)板硬件(yn jin)設(shè)計(jì)4.2.1CC2430節(jié)點(diǎn)(ji din)板電路原理本系統(tǒng)傳輸層、感知層均采用道惟爾公司的CC2430（DS210A型）無線傳感器，主要包括CC2430最小系統(tǒng)、電源電路、射頻電路和IO口接口電路等部分，電路原理圖如圖4-2所示。圖4-2CC2430節(jié)點(diǎn)(ji din)電路原理圖CC2430的射頻(sh pn)部分工作在2.4GHz，因此(ync)PCB設(shè)計(jì)需重點(diǎn)考慮分布參數(shù)的影響。

24、DS210A模塊PCB參考TI公司DataSheet設(shè)計(jì)，采用外置SMA天線，以提高傳輸距離，PCB板底圖如圖4-3所示。圖4-3CC2430節(jié)點(diǎn)板PCB圖CC2430節(jié)點(diǎn)板的實(shí)物圖如圖4-4所示，該圖有7個(gè)主要的區(qū)域，其中1、2為20芯底板插座，3為無源晶振，4為CC2430芯片，5為節(jié)點(diǎn)復(fù)位鍵，6為電源開關(guān)，7為RF天線，8為32MHZ高速晶振。圖4-4CC2430節(jié)點(diǎn)(ji din)板實(shí)物(shw)圖4.2.2節(jié)點(diǎn)(ji din)底板插座引腳圖節(jié)點(diǎn)底板插座JP1和JP2都為20針插孔，和CC2431芯片的相應(yīng)引腳連接起來，圖4-5和圖4-6分別為節(jié)點(diǎn)底板插座JP1和JP2的引腳分布圖，其

25、中各I/O端口(如P0_1)連接到CC2431芯片上對應(yīng)的引腳。RESET表示復(fù)位引腳，GND表示接地，DC3Vout表示接到 3V直流電源，J1，J2，J3，J4，J5，J6，J7，J8，P1，P3，P4，P5，P6，P7，P8，P9，為未用引腳。圖4-5JP1引腳圖 圖4-6JP2引腳圖4.2.310針JTAG接口(ji ku)引腳圖圖4-710針JTAG接口(ji ku)引腳圖4.2.4RS-232口引腳圖RS-232串口在CC2430芯片(xn pin)一端使用P0端口中的四個(gè)引腳，連接關(guān)系為：P0_2-RXD，P0_3-TXD，P0_4-CTS，P0_5-RTS。圖4-8RS-232

26、(DB9)串口（母口）引腳圖4.3燈光節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)燈光節(jié)點(diǎn)工作原理：當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)CC2430接收到協(xié)調(diào)器下發(fā)的數(shù)據(jù)，經(jīng)解調(diào)后執(zhí)行指定命令。向I/O輸出高低電平，通過兩個(gè)74HC04反向驅(qū)動(dòng)器經(jīng)歷兩次驅(qū)動(dòng)放大信號后送入U(xiǎn)LN803芯片，再通過ULN2803將信號再次放大來驅(qū)動(dòng)繼電器，從而使繼電器閉合或?qū)?，?shí)現(xiàn)對各路燈光的控制。如圖4-9所示。圖4-9燈光(dnggung)節(jié)點(diǎn)電路原理圖本系統(tǒng)（基于物聯(lián)網(wǎng)(lin wn)的燈光控制系統(tǒng)）是一個(gè)模擬城市道路燈光控制的系統(tǒng)，模擬該系統(tǒng)的沙盤有6條道路(dol)，如圖4-10所示，每條道路上的路燈由若干組燈組組成，每組燈組通過控制單元與CC2430節(jié)點(diǎn)板相應(yīng)

27、端口連接。本模擬系統(tǒng)的道路燈光分別由0803和0804兩塊節(jié)點(diǎn)板的P1端口控制，這樣不僅可以控制單組燈組，還可以控制指定的范圍內(nèi)所有燈組。例如現(xiàn)需要對太陽路偶數(shù)燈控制，只需要對該組燈組對應(yīng)的0803節(jié)點(diǎn)板P1.3端口輸出高低電平來進(jìn)行控制。若要對太陽路整條路進(jìn)行同時(shí)控制，就需要對0803節(jié)點(diǎn)板的P1.3端口和P1.6端口同時(shí)輸出高低電平來進(jìn)行同時(shí)控制。以此類推，通過端口分配來實(shí)現(xiàn)對整條道路或者道路某一部分燈組的控制，端口分配見表4-2。圖4-10道路分布圖表4-2端口分配星光大道0803P1.5星光大道南側(cè)奇數(shù)燈0 xFB0804P1.0星光大道北側(cè)偶數(shù)燈0 x6DP1.3星光大道北側(cè)奇數(shù)燈P

28、1.6星光大道南側(cè)奇數(shù)燈太陽路0803P1.3太陽路偶數(shù)燈0 xEDP1.6太陽路奇數(shù)燈濱河路0803P1.4濱河路奇數(shù)燈0 xF70804P1.2濱河路偶數(shù)燈0 xDF月亮路0804P1.5月亮路0 xFB水星路0803P1.1水星路奇數(shù)燈0 xBEP1.7水星路偶數(shù)燈銀河大道0803P1.0銀河大道南側(cè)偶數(shù)燈0 x5FP1.2銀河大道北側(cè)偶數(shù)燈0804P1.1銀河大道南側(cè)奇數(shù)燈0 xB7P1.4銀河大道北側(cè)奇數(shù)燈第5章系統(tǒng)(xtng)調(diào)試(dio sh)5.1功能測試基于(jy)物聯(lián)網(wǎng)燈光控制系統(tǒng)是在智慧城市沙盤中進(jìn)行測試，本系統(tǒng)測試時(shí)，配置了一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)本身靠兩節(jié)5號電池供電。將協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過串口與上位機(jī)連接。實(shí)物如圖5-1所示。圖5-1節(jié)點(diǎn)板實(shí)物圖將協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過串口與上位機(jī)連接，打開各個(gè)節(jié)點(diǎn)電源開關(guān)，打開上位機(jī)管理軟件，選擇系統(tǒng)設(shè)置界面。選擇串口，設(shè)置波特率為9600，單擊連接協(xié)調(diào)器，狀態(tài)欄提示打開串口成功，如圖5-2所示。圖5-2系統(tǒng)設(shè)置界面協(xié)