【嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告：嵌入式通信技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)2400字】

第第7頁(yè)共9頁(yè)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告：嵌入式通信技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)姓名專(zhuān)業(yè)考籍號(hào)身份證號(hào)設(shè)計(jì)題目：嵌入式通信技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)所用硬件設(shè)備：協(xié)調(diào)器、終端節(jié)點(diǎn)、路由器實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊螅菏煜せ谇度胧介_(kāi)發(fā)流程掌握嵌入式系統(tǒng)基本知識(shí)，嵌入式系統(tǒng)的軟硬件體系結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)心得1．設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介這些年來(lái)全球的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)得到了快速發(fā)展，擁有省電、可靠、廉價(jià)、延時(shí)短、網(wǎng)絡(luò)容量大、安全等優(yōu)點(diǎn)的基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的Zigbee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在諸多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。結(jié)合Zigbee無(wú)線傳感器與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)，不僅能夠解決布線難的問(wèn)題還可以擴(kuò)展探索范圍到一些人員無(wú)法到達(dá)的地方。數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到云端服務(wù)器方便進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和存儲(chǔ)，可以通過(guò)web客戶(hù)端隨時(shí)查看數(shù)據(jù)狀況。本文設(shè)計(jì)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳感器主要用于貨物倉(cāng)庫(kù)的管理。實(shí)現(xiàn)基于不同的傳感器、Ziggie模塊、單片機(jī)和GPRS模塊，把采集到各種各樣的環(huán)境數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到云端服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，用于制定各種管理方案，實(shí)現(xiàn)倉(cāng)庫(kù)管理的科學(xué)化、高效化和智能化。本文用Zigbeecc2530、STC12C5A60S2、sim800aGPRS等模塊成功將數(shù)據(jù)采集并發(fā)送到云端數(shù)據(jù)庫(kù)，具有穩(wěn)定、節(jié)能、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。資源選擇及其說(shuō)明協(xié)調(diào)器 FFD，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的組成和維護(hù)，維護(hù)關(guān)系表終端節(jié)點(diǎn) FFD，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍路由器 FFD或RFD，發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)3．功能分析及功能模塊層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和說(shuō)明該系統(tǒng)包含三大模塊：數(shù)據(jù)采集下位機(jī)，數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)上位機(jī)，云端服務(wù)器。其中下位機(jī)包含電源模塊、傳感器模塊和Zigbee模塊三部分。上位機(jī)包括電源模塊、STC12C5A60S2模塊、Zigbee模塊（CC2530）、sim800aGPRS模塊、存儲(chǔ)卡存儲(chǔ)模塊、按鍵模塊、變焦報(bào)警模塊、顯示模塊（12864LCD）等。上位機(jī)通過(guò)GET命令發(fā)送數(shù)據(jù)到云端。云端服務(wù)器采用騰訊云，系統(tǒng)為CentOS6.6+php框架，后端編程語(yǔ)言采用php，數(shù)據(jù)庫(kù)采用MySQL。傳感器從下位機(jī)采集的數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)備從Zigbee終端無(wú)線傳輸?shù)缴衔粰C(jī)進(jìn)行處理、查看、存儲(chǔ)，并重新啟動(dòng)到服務(wù)器，上位機(jī)里Zigbee協(xié)調(diào)器與STC單片機(jī)通過(guò)串口相連并且GPRS模塊也是通過(guò)串口與STC單片機(jī)相連。上位機(jī)還擁有峰值報(bào)警功能，可以通過(guò)按鍵設(shè)置峰值，當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)峰值時(shí)上位機(jī)會(huì)通過(guò)蜂鳴器和發(fā)短信到設(shè)定好的手機(jī)號(hào)進(jìn)行報(bào)警。數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器后用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)瀏覽器或PC瀏覽器來(lái)隨時(shí)查看數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控。上位機(jī)自帶內(nèi)存卡存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，防止了數(shù)據(jù)的丟失，內(nèi)存卡與Zigbee協(xié)調(diào)器共用一個(gè)串口記錄Zigbee協(xié)調(diào)器發(fā)來(lái)的每一個(gè)數(shù)據(jù)。PC也端可以通過(guò)這個(gè)串口獲取數(shù)據(jù)進(jìn)而處理數(shù)據(jù)。三個(gè)傳感器收集原始數(shù)據(jù)并發(fā)送到Zigbee的終端。協(xié)調(diào)器收到數(shù)據(jù)后通過(guò)通過(guò)串口發(fā)送給STC12和內(nèi)存卡，內(nèi)存卡保存數(shù)據(jù)，STC12處理數(shù)據(jù)后通過(guò)串口發(fā)給SIM800A，SIM800A通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)給服務(wù)器，服務(wù)器通過(guò)英特網(wǎng)發(fā)送到web客戶(hù)端顯示。4．功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)AMS1117-3.3電源穩(wěn)壓模塊這是一個(gè)正向低壓差穩(wěn)壓器，輸入電壓為4.75～15V，輸出電壓為3.267～3.333v。工作結(jié)溫范圍：-40~125°C。本系統(tǒng)采用4節(jié)1.5v的干電池供電，輸入最高達(dá)到6v故需要使用電源穩(wěn)壓模塊。每一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備也使用相同的供電系統(tǒng)。DH11溫濕度傳感器該傳感器由一個(gè)NTC溫度傳感器和一個(gè)濕度傳感器組成，精度為濕度+--5%RH，溫度+--28451；，濕度范圍為20-90%RH，溫度為0-50848。電源電壓為3.3~5.5VDC，輸出單總線數(shù)字信號(hào)。體積小、功耗極低，適合用于條件苛刻的場(chǎng)所。傳感器輸出的信號(hào)自帶校驗(yàn)功能，輸出信號(hào)為data1、2、3、4、5，其中data5為校驗(yàn)信號(hào)值為前面四個(gè)data之和，濕度為data1.data2，濕度為data3.data4。本次采用的DH11精度較低data2和data4的值都為0。在本設(shè)計(jì)中，DH11數(shù)據(jù)由Ziggy讀取，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理后發(fā)送給協(xié)調(diào)器。MQ2煙霧傳感器電源電壓為3.3~5.5VDC，模擬信號(hào)泵（0~5V電壓，濃度越高，電壓越高）和TTL電平信號(hào)輸出，對(duì)氣體、天然氣和液化石油氣有良好的靈敏度，適用于家庭和倉(cāng)庫(kù)的檢漏。本次采集的是模擬信號(hào)，在Zigbee模塊中進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)發(fā)給協(xié)調(diào)器。MQ2檢測(cè)到的可燃?xì)怏w和煙霧的范圍為100~10000ppm（ppm為體積濃度），注：MQ2使用必須加熱一段時(shí)間，否則輸出不正確，加熱電壓為5-0.2V。12864液晶屏幕12864LCD是128*64網(wǎng)格LCD模塊的縮寫(xiě)，有白色背景和藍(lán)色背景。工作溫度-20度到+70度、存儲(chǔ)溫度-30度到+80度。本次使用的模塊采用了8位并行接口。具有GB-1和GB-2簡(jiǎn)體中文文庫(kù)和128個(gè)16*8ascii字符集的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊還可以顯示自定義字符，形成良好的中文交互界面。低功耗也和低價(jià)格是12864液晶的顯著特征。12864液晶中文信箱可顯示四行八列，共32個(gè)16字符x16點(diǎn)陣漢字，任何RAM可顯示一個(gè)漢字或2-16字符x8點(diǎn)陣全高ASCII字符，即，每個(gè)屏幕可顯示32個(gè)漢字或64個(gè)ASCII字符。三種不同字符/字體的代碼范圍為：0000-0006h（代碼分別為0000、0002、0004和0006），02h-7fh顯示半寬ASCII字符，a1a0h-f7ffh顯示892GB2312中文字體。在顯示字符時(shí)，首先是垂直地址，然后是水平地址（連續(xù)寫(xiě)入兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)以完成垂直和水平坐標(biāo)地址）。注：垂直地址范圍AC5...AC0；水平地址范圍AC3…AC0。這次的設(shè)計(jì)讓12864擔(dān)任上位機(jī)的顯示重任。12364實(shí)時(shí)顯示各個(gè)傳感器采集到的數(shù)據(jù)和每一個(gè)數(shù)據(jù)的報(bào)警上限。它與STC12單片機(jī)的P0端口相連，設(shè)計(jì)了三個(gè)按鍵用于設(shè)定每一個(gè)采樣數(shù)據(jù)的報(bào)警上限值。其中按鍵1用來(lái)選擇設(shè)置哪一個(gè)數(shù)據(jù)的上限，原理是通過(guò)讀取按下按鍵1的次數(shù)。按鍵2用于增加報(bào)警值，按鍵3用于減少報(bào)警值。三個(gè)按鍵配合12864使用可以獲得較好的人機(jī)交互體驗(yàn)。人機(jī)交互界面由漢字、數(shù)字和英文字母組成，由良好的人機(jī)交互體驗(yàn)。5．系統(tǒng)測(cè)試(可選)本文系統(tǒng)基本完成了設(shè)計(jì)要求。調(diào)試過(guò)程中遇到DH11請(qǐng)求數(shù)據(jù)不成功的情況，故采取舍棄錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的做法。上位機(jī)的供電系統(tǒng)也出現(xiàn)過(guò)一點(diǎn)問(wèn)題，本來(lái)預(yù)定采用干電池供電的但無(wú)奈四節(jié)干電池的輸出功率仍然不足夠提供所需要的電力，故后期改為充電寶或用手機(jī)充電頭供電。GPRS模塊的穩(wěn)定性有待提高，有時(shí)莫名就會(huì)不行。制作電路板時(shí)也遇到了一點(diǎn)問(wèn)題，沒(méi)有預(yù)料到淘寶店不會(huì)自動(dòng)幫我弄鏡像，搞得現(xiàn)在焊接有點(diǎn)怪怪的，不過(guò)還不至于不能用。默認(rèn)報(bào)警值的設(shè)定也遇到了一點(diǎn)問(wèn)題，不同時(shí)間、地點(diǎn)的溫濕度變化較大，所以設(shè)置了一個(gè)較大值。6．總結(jié)希望以后能把這個(gè)系統(tǒng)更加完善：把Zigbee