无线数传模块的设计毕业设计

无线数传模块的设计 摘要 无线传感器网络(WSN)综合了传感器技术、微电子机械 系统嵌入式计算技术.因其具有十分广阔的应用前景，所以 成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。 本文首先介绍了无限传感器网络的特点，然后介绍智能 家居网络研究意义，简要地介绍了智能家居在国内外发的展 现状况，接着介绍几种无线通信技术，鉴于比较结果，本文 选取的无线通信技术为ZigBee技术，所以着重介绍ZigBee 技术及其特点。 具体实现方面，本文从硬件、软件着手。了解通信系统 和嵌入式系统的一般开发原则，选择合适的软硬件平台。采 用Freescale公司一站式解决方案，采用MC13192作为RF 射频模块，MC9S08GT60作为微控制器(MCU),首先介绍这 两个芯片的功能，然后再说明他们的具体设计以及他们之间 的相互通信方式。接着从软件部分入手，说明开发环境，编 写他们的驱动程序，根据软件流程图编写程序，设计出一个 基于ZigBee智能家居的无线数传终端模块。 关键词：zigbee无线传感器网络MC9S08GT60 MC13192 Design of Wireless Data Communication Module Abstract Wireless sensor networking (WSN), a combination of sensor technology, embedded computing technology because it has a very wide range of applications, so become academic and industrial research in new areas of research. This paper describes the characteristics of infinite sensor networks, then introduces the intelligent home network of meaning, a brief introduction to the smart home display conditions issued at home and abroad, and then introduce several wireless communication technologies, given the results of the comparison, this selection of wireless communications technology for the ZigBee technology, the highlight features of ZigBee technology and its. Realizes the aspect specifically, this article from the hardware, the software begins. The understanding communications system and embedded system's general development principle, chooses the appropriate software and hardware platform. Uses the Freescale Corporation "one-stop" work style solution, uses MC13192 to take the RF radio frequency module, MC9S08GT60 takes the micro controller (MCU), first introduced that these two chips the function, then shows their concrete design again as well as between them the mutual mailing address. Then obtains from the software part, to explain the development environment, compiles their driver, according to the software flow chart write program, designs one non-line number which lives at based on the ZigBee intelligence to pass on the terminal module. Key Words： zigbee； Wireless sensor networks； MC9S08GT60； MC13192 摘要 I Abstract II 第一章绪论 1 1. 1无线传感器网络简介 1 1.1.1无线传感器网络的概念 1 1. 1.2无线传感器网络的特点 2 1.1.3无线传感器网络的应用 3 1. 1. 4本文研究方向 4 1.2智能家居的研究意义和现状 4 1.2. 1智能家居的研究意义 4 1.2.2智能家居研究的现状 5 1.3几种常用的短距离无线通信技术 7 1.3.1几种常用的短距离无线通信技术....7 1.4 ZigBee技术简介 11 1.5 本文工作 12 第二章总体设计 13 2. 1嵌入式系统设计指导原则 13 2. 1. 1嵌入式系统的概念 13 2.1.2嵌入式系统的开发流程 13 2.2 Zigbee网络总体设计方案 14 2. 3 硬件平台 14 2.3. 1 选型原则 15 2. 3. 2 微处理器MC9S08GT60简介 16 2. 3. 3 MC13192 简介 17 2. 4节点具体设计 18 2.4. 1 CPU支撑电路 18 2.4.2 电源电路 19 2.4.3 串口通信电路 19 2.4.4 GT60 与 MC13192 接口电路 20 2.5射频电路 22 2. 5. 1 MC13192 支撑电路 23 2.5.2 天线电路 24 第三章软件的设计 27 3. 1开发环境 27 3. 2硬件驱动程序设计 28 3. 2. 1驱动程序总体概要 28 3. 2. 2 SPI 驱动 30 3. 2. 3 SPI通信程序 32 3. 2. 4 MC1392 驱动 34 3. 3硬件初始化 37 3. 4系统程序的设计 37 参考文献 41 致谢 49 第一章绪论 1.1无线传感器网络简介 无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价 微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自 组织网络叭 近年来，随着无线通信技术、微机电系统技术、半导体 技术、嵌入式技术、传感器技术、分布式信息处理技术等的 飞速发展和日益成熟，低成本、低功耗、多功能的无线传感 器网络技术，已经越来越引起人们的研究兴趣和广泛关注叽 本章首先论述了无线传感器技术的概念、特点、应用、体系 结构以及它的发展历程，然后再论述了无线传感器网络的研 究意义和研究现状，接着简单介绍了无线通信技术ZigBee, 最后说明本设计的主要研究内容。 1.1.1无线传感器网络的概念 无线传感器网络(Wireless Sense Network,简称WSN), 是传感器、微电子和网络通信等技术结合的产物叽无线传 感器网络节点被随机分布在被检测的区域内，节点之间通过 无线通信技术相互通信，从而形成一个多端点的自组织网络 系统，其目的是采集被覆盖区的信息，然后将信息集中在一 个节点上，发送给观察者。 1.1.2无线传感器网络的特点 无线传感器网络与其他无线通信技术相比较，其特征如 下⑷: 1、 拓扑变化。假若有新的节点加入网络，或之前的节 点因各种原因离开网络，或其他的改变而使一些节点暂时无 法实现通信时，网络结构能够做出适当的调整从而改变拓扑 结构以致顺利完成通信。 2、 自组织。无线传感器网络可以根据自己的算法，自 己组织成网络，不管在何时何地都可以把覆盖的范围内的节 点组织起来。 3、 以数据为中心。在实际的应用中，无线传感器网络 主要目的是获得用户所监测区域内的相关数据。 4、 规模大，密度高。无线传感器网络可以在检测区内 分布更多的节点，来提高网络的覆盖范围和面积。 5、 可靠性强。无线传感器网络可以分布在一些环境恶 劣或者无人区域，这样，以致于网络维护变得相当困难。所 以要求传感器网络节点要很坚固而且不易破坏，更要适应那 些较为极端的环境。 6、 安全性差。由于采用了无线信道、分布式控制技术, 所以网络就会更容易受到被动窃听、主动入侵等攻击。 1.1.3无线传感器网络的应用 鉴于传感器技术和节点间的无线通信能力，无线传感器 网络就有广阔的应用前景[5]: 1、 军事应用。无线传感器网络的相关研究最早起源于 美国的军事应用领域。他能够实现对敌军地形和兵力布防及 装备的侦查、战场实时监视、战场评估、定位攻击目标和搜 索等功能。如美国BAE系统公司为提高美国的电子战能力而 研发的“狼群”地面无线传感器网络系统，就是一个典型的 无线传感器网络。 2、 医疗应用。通过无线传感器网络可以实时的检测人 体的生理数据、健康状况，还可以进行医院药品的管理、以 及远程治疗等。 3、 工业应用。包括建筑设施的安全性监测系统、交通 管理系统、车辆的跟踪系统，在一些危险的工作环境，如核 电站、矿井等，可利用无线传感器网络探测工作现场及他们 的安全保障等重要信息并反馈给观察者。 4、 家庭应用。把传感器嵌入到家具或者家电中，然后 将其和因特网连接起来，将传感器得知的信息通过网络传递 给人们，并让人们可以控制家电家具，为人类提供舒适、方 便和更具人性化的智能家居环境。用户可以远程控制家中的 电话、电脑、电饭锅、录像机等等让其完成相应的工作。 1.1.4本文研究方向 随着国民经济和科学技术水平的提高，特别是计算机技 术、通信技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促 使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。家 居智能化也正是在这种形势下应运而生的。 所以本文主要以智能家居系统为研究方向。 1.2智能家居的研究意义和现状 近年来计算机、通信技术和自动控制技术的发展，己经 大大地改变了人们的工作方式，极大地提高了企业的生产效 率，为社会创造了巨大的财富。然而相比之下，带给个人和 家庭生活的好处却比较有限同0 1.2. 1智能家居的研究意义 传统的居家方式并没有因信息时代的到来而产生多大 变化.家电产品种类越来越多，以致于分散控制给人们带来 了极大的不便，所以家庭几乎成为信息时代的孤岛.在这样 的背景下，人们就开始关注居住的环境，注重我们家居环境 的健康、安全、便捷和舒适，例如如何有效地在我们居住环 境中组建家庭的信息网络，如何将各种家电产品结合成一个 有机整体，并通过相关设备对家中的电器或者其他设备进行 异地操控与管理，并且还要能够与外界进行信息交流，更好 地为人们提供我们居住环境内的各类信息-。目标是为了开 发一个网络化、智能化、数字化的新型住宅。从而引发了一 个极具有吸引力的市场：智能家居系统。 1.2.2智能家居研究的现状 在国外，智能家居己经获得长足发展，自世界上第一幢 智能建筑于1984年在美国康涅迪格州出现后，美国、澳大 利亚、欧洲和东南亚等经济比较发达的国家和地区先后提出 了各种智能家居的设计方案。如今，美国有近4万户家庭安 装了这类系统，在新加坡有近50个社区的近8000户家庭采 用了这种智能化家居系统。美国智能家居行业公司PARKS的 统计资料显示叫1998年，美国家庭要安装一个家庭自动化 系统设备