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低电平信号,使单片机复位,通过调整R和C的参数,可以调整复位状态的时间.在线烧写程序是适合大批量生产方式的烧写办法,使用在线烧写时通常用户都己经把芯片焊到了板上,此时就要求用户在板上有预留的烧写接口.PIC单片机可以使用的烧写器很多,其中ICD2是较常用的一种调试工具,复位电路及接口电路如图所示.
图3.6复位及ICD2接口电路
AD590测温电路
AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源,该器件体积小,重量轻,性能稳定.测温范围为-50～+150℃,线性电流输出为223A,灵敏度为1A/K,线性度好,测量精度为±0.3℃,源电压范围为4～30V.当电源电压在5～10V之间,电压稳定度为1%时,其误差只有0.1℃,温度数据从内部温度敏感元件转化而来,随时都可以转化为13位数字.
图3.7AD590测温电路
LCD显示电路设计
本系统中LCD是用来显示监测温度的,由于显示的内容简单而且比较少,本系统设计中使用RT12864[26]液晶块来进行显示.态的编程操作,完成对液晶模块所需时序的操作和数据的传输.
图3.8LCD显示电路
MRF24J40芯片外围电路的设计
MRF24J40是Microchip公司推出的首款符合2.4GHzIEEE802.15.4标准的射频收发器.该器件包括众多额外功能,是第一款适用于Zigbee产品的RF器件.性能稳定且功耗极低.利用此芯片开发的无线通信设备支持数据传输率高达250kbps可以实现多点对多点的快速组网.
芯片只需要极少的外围元器件.它的外围电路包括晶振时钟电路,射频输入/输出匹配电路和微控制器接口电路三个部分.
芯片本振信号既可由外部有源晶体提供,也可由内部电路提供.由内部电路提供时需外加晶体振荡器和两个负载电容,电容的大小取决于晶体的频率及输入容抗等参数.当采用20MHz晶振时,其电容值约为20pF.
MRF24J20可以通过4线SPI总线(SDI,SD0,SCK,CS)设置芯片的工作模式,并实现读/写缓存数据读/写状态寄存器等.MRF24J20的外围应用电路如图4.9所示.
图3.9MRF24J40芯片外围电路
本章小结
该章首先对整个网络的结构做了介绍,然后就硬件的设计做了具体的主要包括节点硬件的组成与设计等内容.,包括模块电源,晶振与复位,ICD2接口,AD590测温电路,,LCD显示,MRF24J20外围电路等.
无线测温系统软件设计
总体流程
在网络中,每个节点都有一个16位短地址和一个64位的长地址.短地址用于本地网络中的设备通信,而长地址则可以与本地网络之外的其他网络进行通信.数据传送采用主从节点方式,与计算机相连的节点作为主节点(即协调器),其他节点作为从节点(即终端节电),从节点可以向主节点发送中端请求.下面就协调器和终端节点的程序流程做大致的描述,详细地描述将会在后文介绍.
图4.1是协调器端程序的大体流程图,从图中可以看出协调器加电后,首先进行初始化,包括看门狗,控制台,硬件和协议栈等的初始化.然后进入NOPRIMITIVE原语状态,这个状态是整个程序的核心状态,程序一开始由这个状态出发,根据不同条件转向其他原语状态,经过一系列的判断和转向,最终又会回到NOPRIMITIVE原语这个状态.由于是协调器,接着判断是否己经组成好了网络,如果已经组好,就可以发送查询命令并显示接受到的结果.如果没有组成网络,则进行组网并当网络组成后允许终端节点加入当前网络.
上图是终端程序的大体流程图,终端的初始化过程和协调器类似.首先判断节点是否己加入了一个网络,如果是,则可以发送所要采集的信息.如果没有加入网络,则判断是否作为老节点加入网络,如果作为老节点加入网络,则终端节点通过保留以前加入网络的地址来加入网络.如果是作为新节点加入网络,则需要扫描网络,然后加入其中最优的一个网络.
程序项目文件结构
本程序是基于Microchip公司公布的ZigBee协议栈,此协议栈是免费下载使用的,根据实际需要,在创建协调器和终端节点项目时需要包含一下源文件
表4.1协议栈程序项目源文件[27]
SymbolTime.c,.h执行MicrochipZigBeeTM协议栈的计时功能zAPL.h协议栈的应用级接口头文件zAPS.c,.hZigBee协议的APS层zHCLighting.hZigBee协议的家居控制的照明配置文件信息ZigBee.h一般ZigBee协议常数ZigBeeTasks.c,.h指挥各层谢意间的程序流程zMAC.h一般IEEE802.15.4MAC层的头文件zMAC_MRF24J40.c,.hMicrochipMRF24J40收发器的IEEE802.15.4MAC层zNVM.c,.h执行非易失性存储器的存储功能zNVM.c,.hZigBee协议的NWM层zPHY.h一般IEEE802.15.4PHY层的头文件zPHY_MRF24J40.c,.hMicrochipMRF24J40收发器的IEEE802.15.4PHY层zSecurity.hZigBee协议的安全层头文件zSecurity_MRF24J40.c,.hMicrochipMRF24J40收发器的ZigBee协议的安全层zZDO.c,.hZigBee协议的ZDO(ZDP)层Compiler.h特定编译器的定义Console.c,.h(可选的)USART接口代码Generic.h一般常数和类型定义MSPI.c,.hSPI接口代码Sralloc.c,.h动态存储分配(堆)代码myZigBee.c由ZENA软件生成.包含应用特定的信息Coord/RFDTemplate.c主应用程序文件DemoCoord/RFD.mcp项目文件ZigBee.def应用层特征信息zLink.lkr项目连接脚本程序的初始化
应用程序的源程序必须使用下列语句包含zAPL.h使用其中提供的ZigBee协议的函数[29].
#include"zAPL.h'
协调器的程序需要使用下列语句定义一个变量来跟踪当前执行的原语状态.
ZIGBEE一RIMITIVEcurrentPrimitive,
而终端节点不仅同样需要跟踪当前执行的原语状态,它还需要另外两个变量来进行网络发现和网络加入的工作,语句如下:
NETWORKDESCRIPTOR*currentNetworkDescriptor,
ZIGBEE一RIMITIVEcurrentPrimitive,
NETWORKDESCRIPTOR*NetworkDescriptor,
接下来,需要清空看门狗,一般PIC初始化之前需要加载命令,以免不必要的中断,然后开门狗并对控制台和硬件进行初始化,语句如下:
CLRWDTQ,
ENABLE_WDT(
ConsoleInit(),
HardwareInit(),
再接下来,在协议栈被使用之前,必须对其进行初始化,所有的中断也要被激活,语句如下:
ZigBeeInit(),
IPEN等于1,
GIEH等于1,
组网
组网的过程主要为:首先将协调器加电,由协调器进行信道扫描,采用一个其他网络没有使用的空闲信道来建立一个网络,然后将终端节点加点,终端节点需将自己的信道设置成与现有协调器使用的信道,并提供正确的认证信息.在终端节点加入网络后,可以从协调器得到自己的短地址以及参数,协调器通过终端节点的短地址来询问温度信息.
协调器可以有两种方法来取得终端节点的短地址,如果程序定义了USE
BINDINGS,在消息能够成功发送和接收之前,终端节点必须将自己和协调器做绑定.如果程序没有定义了USEesBINDINGS,则协调器将使用短地址来发送消息.
在一个终端设备开启以及无线电接收装置和其他组件初始化后,首要的工作是去扫描可用的网络,然后加入其中的一个网络.因为一个终端设备只能加入一个网络,所以加入网络的工作就有ZDO来处理,而不是交由每个独立的应用对象.当已成功加入网络后,ZDO会通知每个应用对象.加入网络的步骤包括:扫描网络,选择网络和确认加入.
1扫描网络
NLME-NETWORK-DISCOVERYrequest通过MLME-SCAN.request在MAC层管理实体中扫描特定的信道,而NLME-NETWORK-DISCOVERYconfirm会返回给ZDO
一个网络描述符列表,这其中包括可用网络的列表,具体过程下图所示:
2.选择网络
基于网络是否允许节点加入以及网络的安全性等其他因素,Z
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