2012年毕业设计开题报告——基于Zigbee无线温湿度数据采集单元软件设计
毕业设计（论文）开题报告
课题名称：基于Zigbee无线温湿度数据
采集单元软件设计
学生姓名： XXXXXXX
学号： xxxxxx
指导教师： xxx
报告日期： 2012年01月05
1.本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状综述
近年来, 无线网络成为工控领域中迅速发展的热点之一, 也是工业自动化产品未来的新增长点。显而易见, 在配置、安装、修改和扩展等方面, 无线网络的成本都低于有线网络。ZigBee是IEEE802 . 15工作组的标准之一，致力于实现一种适用于固定、便携或移动设备使用的低复杂度、低成本、低功耗、低速率的短距离双向无线通信协议。
2.本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析
1）任务要求
设计基于Zigbee协议的无线温湿度数据采集和处理节点，该电路可向采集传感器获得的温湿度数据并进行存储，同时响应主处理器发出的要求，并按要求向主处理器发送的温湿度信息。具体如下：
a) 温湿度数据采集处理子程序，控制温湿度传感器进行数据采集并存储；
b) 接收命令子程序，接收主处理器发来的命令并进行处理；
c) 按键处理子程序。
2）实现预期目标的可行性分析
本系统的核心是Zigbee协议的实现和温湿度数据的采集。Zigbee协议采用CC2430，CC2430是Chipcon 推出的一片式解决方案，该芯片集成了51内核的微处理器和射频单元，并且提供了开放的协议栈，开发成本较低；温湿度采集使用数字式温湿度一体式传感器SHT1x，便于是温湿度的数据采集和与CC2430的接口。结合学生实际，整个系统具有较强的可行性。
3.本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路
研究重点是Zigbee协议的实现，最关键的问题是CC2430无线51单片机的软件开发。
解决思路：分析IEEE802.15.4和ZigBee协议，理解ZigBee技术的特性和通信原理。本系统的软件设计采用C语言编写，重点关注基于51的编程，特别是Zigbee协议如何实现。
4.完成本课题所必须的工作条件（如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调
研、计算机辅助设计条件等等）及解决的办法
[1] 李朝青.单片机原理及接口技术（第3版）.北京:北京航空航天大学出版社,2005
[2] 钱逸秋.单片机原理与应用. 北京:电子工业出版社,2002
[3] AT89C2051使用说明
[4] Keil C软件开发手册
[5] Proteus软件开发手册
5.完成本课题的工作方案及进度计划
第一阶段：熟悉要求，查找资料。 1 —— 4周
第二阶段：熟悉硬件图。 5 —— 8周
第三阶段：编写软件，进行计算机仿真与电路板调试。 9 ——13周
第四阶段：撰写论文。 14——15周
第五阶段：答辩16周
6.指导教师审阅意见
指导教师（签字）：年月日
7.系毕业设计（论文）工作领导小组评审意见
领导小组组长（签字）：系（签章）
年月日
简易数据采集系统的设计
简易数据采集系统设计 题目：二选一 1． 设计一个单片机控制的数据采集系统，要求A/D 精度12位，采样频率最高100KHz,输 入8路信号，分时复用A/D 芯片，将采集到的波形进行4K 的SRAM 存储，然后通过串行口发送给计算机 2． 设计一波形发生电路，计算机通过串行口向板卡发送波形电路，波形存储到板卡上的 SRAM 中，然后进行计算机控制的D/A 波形产生，板卡上用单片机进行控制 要求： 1． 选择器件，确定具体型号。 2． 画原理图。 3． 根据器件封装画PCB 图。 4． 写出相应的单片机和微机控制程序。 5． 写出详细的原理分析报告。 器件选择： TI 公司生产的8位逐次逼近式模数转换器ADC0809，8051，MAX232 原理图如下： 原理报告原理报告：： 采集多路模拟信号时，一般用多路模拟开关巡回检测的方式，即一种数据采集的方式。利用多路开关（MUX ）让多个被测对象共用同一个采集通道，这就是多通道数据采集系统的实质。当采集高速信号时，A/D 转换器前端还需加采样/保持(S/H)电路。 待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波等
环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D 转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。 通常希望输入到A/D 转换器的信号能接近A/D 转换器的满量程以保证转换精度，因此在直流电流电源输出端与A/D 转换器之间应接入放大器以满足要求。 本题要求中的被测量为0～5V 直流信号，由于输出电压比较大，满足A/D 转换输入的要求，故可省去放大器，而将电源输出直接连接至A/D 转换器输入端。 关于A/D 转换器的选取： 1.转换时间的选择 转换速度是指完成一次A/D 转换所需时间的倒数，是一个很重要的指标。A/D 转换器型号不同，转换速度差别很大。通常，8位逐次比较式ADC 的转换时间为100us 左右。由于本系统的控制时间允许，可选8位逐次比较式A/D 转换器。 2.ADC 位数的选择 A/D 转换器的位数决定着信号采集的精度和分辨率。 要求精度为0.5%。对于该8个通道的输入信号，8位A/D 转换器，其精度为 8 0.39%2 ?= 输入为0～5V 时，分辨率为 8 50.019611 22Fs N V v ==?? Fs v —A/D 转换器的满量程值 N —ADC 的二进制位数 量化误差为 8 50.0098(1)2 (1)2 22Fs N Q V v = = =?×?× ADC0809是8位逐次逼近式模数转换器，包括一个8位的逼近型的ADC 部分，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑，为模拟通道的设计提供了很大的方便。
TYZS3 ZigBee模块
Zigbee模组介绍--TYZS3 工程版 1.产品概述 TYZS3（工程版）是由杭州涂鸦信息技术有限公司开发的一款低功耗嵌入式Zigbee模块。它由一颗高集成度的无线射频处理器芯片EFR32MG13P732和少量外围器件构成，内置了802.15.4 PHY/MAC Zigbee 网络协议栈和丰富的库函数。TYZS3（工程版）内嵌低功耗的32位ARM Cortex-M4内核，512KByte 闪存程序存储器，64KB RAM数据存储器和丰富的外设资源。 TYZS3（工程版）是一个FreeRTOS平台，集成了所有Zigbee MAC以及TCP/IP协议的函数库。用户可以基于这些开发满足自己需求的嵌入式Zigbee产品。 TYZS3（工程版）支持工程版app配置智能方案，批量无网络一键配置设备、场景、户型；支持工程版数据管理平台数据可视化管理，监控落地工程进度、服务稳定性。 TYZS3（工程版）功能原理图如图1所示： 图1 TYZS3 （工程版）功能原理图 1.1 特点 ?内置低功耗32位ARM Cortex-M4处理器，带有DSP指令和浮点单元可以兼作应用处理器主频支持40MHz ?宽工作电压：1.8V-3.8V ?外设：9×GPIOs, 1×UART, 1×ADC ?Zigbee 工作特性 支持802.15.4 MAC/PHY 工作信道11 - 26 @2.400-2.483GHz，空口速率250Kbps 内置DC-DC 电路，有利于最大程度提高电源效率 最大+19dBm 的输出功率，输出功率动态>35dB 63uA/MHz 运行时功耗；1.4uA 休眠电流 终端设备主动配网 内置板载PCB 天线/ 预留Ipex 接头可搭配高增益外置天线 工作温度：-40℃to 85℃ 支持硬件加密，支持AES 128/256
基于ZigBee的温度监控系统毕业设计
基于ZigBee的温度监控 系统毕业设计 一、zigbee应用 有了ZigBee的一些技术优势，也谈到了不足之处，目前有些说法把它跟其它他 的无线技术，如Wi-Fi、Bluetooth、RFID、NFC等等进行类比，说某种技术不如另 一种，甚至说某种技术要取代另一种，这样的说法是片面的。作为一种低速率的短距 离无线通信技术，ZigBee有其自身的特点，因此应该有为它量身定做的应用，尽管 在某些应用方面可能和其他技术重叠。下面就来简单看看ZigBee可能的一些应用， 包括智能家庭、工业控制、自动抄表、医疗监护、传感器网络应用和电信应用。 二、系统总体设计 1.系统总体方案 Zigbee的主要优势是低功耗和组网，网络的组建是zigbee不同于其他无线协议 的主要优势所在，一个网络的组建形式决定了整个系统能否畅通，顺利的工作，因此 选择合理的网络结构是非常重要的。 为了实现任意无线节点之间都可以传递信息的目标，在串状连接方式的基础上又 发展了网状连接方式。网状连接方式又称为点到点到点（point-to-point-topoint）方式，它与传统的点到多点连接方式最大的不同是，网状连接方式中的每一个节点都 有无线微处理器，所以无需无线路由器就可以实现与另一节点之间的互连。由于这个 新的网络特征，每个无线节点不仅可以收发信息，还可以自动转发信息到网络中的其 他任意节点。 由于网状连接方式中每个节点的智能化，所以，当网络中任一节点故障时，附近 的无线节点会代替该故障的节点，继续进行信息的传输和转发，从而大大提高了系统 可靠性。同时，由于任意无线节点之间通过无线连接就如接力赛跑一样，信息可以通 过无线节点组成的网络传输到更远的地方。 网状结构如下图
多路数据采集系统设计毕业论文
多路数据采集系统设计毕业论文 第1章绪论 1.1 多路数据采集系统介绍 随着工、农业的发展，多路数据采集势必将得到越来越多的应用，为适应这一趋势，作这方面的研究就显得十分重要。在科学研究中，运用数据采集系统可获得大量的动态信息，也是获取科学数据和生成知识的重要手段之一。总之，不论在哪个应用领域中，数据采集与处理将直接影响工作效率和所取得的经济效益。 此外，计算机的发展对通信起了巨大的推动作用。算机和通信紧密结合构成了灵活多样的通信控制系统，也可以构成强有力的信息处理系统,这样对社会的发展产生了深远的影响。数据通信是计算机广泛应用的必然产物[2]。 数据采集系统，从严格的意义上来说，应该是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。 数据采集系统一般由数据输入通道，数据存储与管理，数据处理，数据输出及显示这五个部分组成。输入通道要实现对被测对象的检测，采样和信号转换等
工作。数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来，建立相应的数据库，并进行管理和调用。数据处理就是从采集到的原始数据中，删除有关干扰噪声，无关信息和必要的信息，提取出反映被测对象特征的重要信息。另外，就是对数据进行统计分析，以便于检索；或者把数据恢复成原来物理量的形式，以可输出的形态在输出设备上输出，例如打印，显示，绘图等。数据输出及显示就是把数据以适当的形式进行输出和显示。 由于RS-232在微机通信接口中广泛采用，技术已相当成熟。在近端与远端通信过程中，采用串行RS-232标准，实现PC机与单片机间的数据传输。在本毕业设计中对多路数据采集系统作了初步的研究。本系统主要解决的是怎样进行数据采集以及怎样进行多路的数据采集，并将数据上传至计算机[2]。 1.2 设计思路 多路数据采集系统采用ADC0809模数转换器作为数据采集单元和AT89C51单片机来对它们进行控制,不仅具有控制方便、简单和灵活性大等优点,而且可以大幅度提高采集数据的灵敏度及指标。通过MAX232电平转换芯片实现单片机与PC 机的异步串行通信，设计中的HD7279实现了键盘控制与LED显示显示功能。本文设计了一种以AT89C51和ADC0809及RS232为核心的多路数据采集系统。 多路数据采集系统就是通过键盘控制选择通路，将采集到的电压模拟两转换成数字量实时的送到单片机里处理从而显示出采集电压和地址值，最终控制执行单片机与PC机的异步串行通信。 连接好硬件后，给ADC0809的三条输入通路通入直流电压。4-F键为功能键，4-E键为复位键，F键为确认键。1－3键为通道选择键，分别采集三个通道的数据值并实时显示出数值和地址值。结合单片机RS232串口功能还实现了与PC机的异
DRF系列ZigBee模块数据传输指南
DRF 系列 Zigbee 模块数据传输指南 （DRF1601，DRF1602，DRF1605，DRF2617-ZR232，DRF2618-ZUSB ， DRF2619-ZR485，DRF1605-USB ，DRF1605-RS485） 一，怎样使用配置软件 配置软件是用来设定及读取模块的基本参数； 模块可设置4个参数：PAN ID 、波特率、节点类型、无线频道； （1），PAN ID ： 同一个网络内的每个节点具有相同的PAN ID ，不同的网络之间PAN ID 是不同的，在同一空间，二个不同PAN ID 的网络是不会相互影响的； 软件连接后，这里会显示连接的波特率，这个也是模块的波特率 点击Connect ，软件会自动连接模块
对于Coordinator： ●设定新的PAN ID，重启，则马上读取为新的PAN ID； ●设定新的PAN ID后，则以前储存在Coordinator内的网络信息会全部清空，重启后，Coordinator 会重新创建一个网络； ●对于一个已经存在的网络，重新设定Coordinator的PAN ID为同样的值，重启，此时，Coordinator 里的网络值会被全部清空，由于以前的网络仍然存在，此时的Coordinator的PAN ID会自动加 1，避免PAN ID冲突； 对于Router： ●设定新的PAN ID，重启，如果读取为FF FE，表示Router还没有加入网络； ●设定新的PAN ID，重启，如果读取为新的PAN ID，表示Router已经加入网络； ●设定新的PAN ID为FF FF，重启，Router会自动寻找网络并加入； ●设定新的PAN ID为FF FF，重启，Router会自动寻找网络并加入，在没有加入网络之前，读 取的值为FF FE； （2），波特率： 与模块直接连接的设备的硬件波特率，同一个网络内，多个Zigbee模块与多个设备连接，并不需要全网具有同样的波特率，只要模块与设备之间具有相同的波特率即可；
zigbee模块的配置说明5-20
现场zigbee模块配置说明 陕西星际电子科技发展有限公司 2014.3.9
1 测试设备 1.1 井口RTU 1.2 无线通信模块 长庆数字规范中规定无线通信模块是美国DIGI 公司的Xbee 模块与深圳华奥通的Zigbee 模块。 表格 1 测试无线通信模块 2 现场设备连接方式与无线配置 主RTU 上位机 井口RTU 井口RTU 井口RTU …… 以太网 Zigbee Zigbee Zigbee Zigbee 图 2-1 井场设备连接方式 2.1 数据链路工作方式 表 2-1 各厂家数据链路工作方式
北京安控的使用方式与其它各家不一样，北京安控RTU与XBEE模块之间采用AT指令集，使用这种方式时，族ID与Zigbee规范ID规定为0x0011和0xC105，而非0x0011和0x1857。 2.2Zigbee配置 协调器配置 API方式： 1、工作模式(Function Set)：ZIGBEE COORDINATOR API； 2、PAN ID：中国石油定义协议器的值，如指定油气田公司、工程代码，规定见A11标准附录C； 3、SC-Scan Channels:设定为7FFF，由于现场使用不同家的模块，Xbee Pro模块的为FFFF，Xbee Pro S2模块为7FFF，Xbee Pro S2B模块为3FFF，为了统一设定为3FFF； 4、其他参数默认； 5、配置完后读取并记录IO-Operationg 16-bit PAN ID，如90B9：
图2-2协调器配置API方式 路由配置 API方式(使用0x91，0x11指令)： 1、工作模式(Function Set)：ZIGBEE ROUTER API； 2、PAN ID：中国石油定义协议器的值，如指定油气田公司、工程代码，规定见A11标准附录C， 与同一井场协调器PAN ID保持一致； 3、SC-Scan Channels:设定为7FFF，由于现场使用不同家的模块，Xbee Pro模块的为FFFF，Xbee Pro S2模块为7FFF，Xbee Pro S2B模块为3FFF，为了统一设定为3FFF，且与同一井场协调器SC 参数保持一致； 4、API Output Mode：设定为1，在串口(Serial Interfacing)参数选项中； 5、其他参数默认； 6、配置完后读取IO-Operationg 16-bit PAN ID，确保与协调器的一致，如90B9；
zigbee模块使用手册
2.4G无线模块WLT2408NZ 产品数据手册编号：DSWLT01003 更新日期：2012/04/26 版本：V1.03 产品概述 WLT2408NZ模块是广州晓网电子出品的WLT系列ZigBee数据传输模块，具备最大8dBm 输出功率，视距传输距离可达500米（@5dbi天线），工作频段2.380GHz~2.500Ghz，除标准ZigBee的16个通道外，还有9个扩展频段，可以有效避开WIFI、蓝牙等其他2.4G信号干扰。 广州晓网电子为WLT2408NZ用户提供mesh对等无线路由协议，无组网延时，采用时间空间权值均衡原则，路由时间短，通讯稳定可靠。 基本参数产品图片 输出功率： 供电电压： 天线接口： 数字接口： 视距传输距离：功耗： 休眠电流 工作温度： 存储温度： 尺寸：-50~+8dBm 1.9~3.3V SMA，U.FL UART,GPIO,AD 500米@5dbi天线 发送峰值电流46.3mA，接收时36.4mA <1uA -40℃至+85℃ -40℃至+105℃ 16×23mm 公司简介 广州晓网电子科技有限公司是一家专门从事无线通讯方案设计、生产及服务的公司，公司拥有一流的设计团队，运用先进的工作方法，集合无线设计经验，公司拥有业界实用的各种模块，也为客户提供客制化服务。 订货信息 WLT2408NZ-S SMA形式天线接头 WLT2408NZ-U U.FL形式天线接头 WLT2408NZ SDK 无线模块评估板套件，包含两个评估板，搭载的模块为 WLT2408NZ-S。 数据手册
版权声明 本文档提供有关晓网电子产品的信息，并未授予任何知识产权的许可，并未以明示或暗示，或以禁止发言或其它方式授予任何知识产权许可，任何单位和个人未经版权所有者授权不得在任何形式的出版物中摘抄本手册内容。 产品命名规则 图1-1 产品命名规则 例如：WLT2408NZ-S表示晓网电子模块类的产品，频段为2.4GHz，理论输出功率为﹢8dBm（实际输出为﹢7.7dBm），超小封装，调制方式为ZigBee，外置SMA头的模块。
zigbee芯片与zigbee模块的区别和优缺点对比
zigbee芯片与zigbee模块的区别和优缺点对比 ZigBee在个人网络中越来越被称为短距离无线通信协议。它的最大特点是具有低功耗，低网络，特别是可路由的网络功能，并且在理论上可以无限扩展ZigBee期望的通信范围。对于蓝牙，红外点对点通信和WLAN星型通信，ZigBee协议要复杂得多。因此，我应该选择ZigBee芯片自行开发协议，还是应该直接选择具有ZigBee协议的模块直接应用？ 芯片研发：需要足够的人力和技术储备以及长时间的开发 市场上的ZigBee无线收发器“芯片”实际上是符合物理层标准的芯片。因为它仅调制和解调无线通信信号，所以必须将其与单片机结合使用以完成数据收发器和协议的实现。另一方面，单片机仅集成了射频部分和单片机部分，并且不需要额外的单片机。它的优点是节省成本和简化电路。 在这两种情况下，用户都需要自己通过微控制器的结构和寄存器的设置自行开发所有软件部分，还要参考物理层部分的IEEE802.15.4协议和网络层部分的ZigBee协议。对于实际应用用户而言，这种工程量很大，开发周期和测试周期都非常长，并且由于它是无线通信产品，因此不容易保证其产品质量。 目前，许多ZigBee公司都在提供自己的芯片ZigBee协议栈，它仅提供该协议的功能，并不意味着它具有真正的适用性和可操作性。没有提供用户数据界面的详细描述。用户为什么可以忽略芯片中的程序，而只使用芯片来传输自己的数据？这不仅可以简单地实现包含ZigBee协议栈的芯片，也不能仅实现包含ZigBee协议栈的芯片。 所有这些都要求用户基于完整的协议代码和他们自己的上层通信协议，完整的简单
数据无线发送和接收，完整的路由，完整的网络通信以及调试步骤，来修改协议栈的内容。因此，对于实际应用的用户来说，开发周期大大延迟了，具有如此复杂协议的无线产品具有更多不确定因素，并且容易受到外部环境条件的影响。实际的发展问题是多种多样的，难以解决。 模块生产的成本 通过节省ZigBee开发周期，或许可以抓住项目推广的第一个机会。ZigBee模块已经包括所有外围电路和完整的协议栈。这是一种即用型产品。经过制造商的优化设置修订和老化测试，具有一定的质量保证。出色且可靠的zigBee应用程序“模块”紧凑，硬件小巧，具有芯片焊盘设置校正功能，能够内置芯片和外部SMA天线，通信距离范围为100米至1200米。 该软件包括完整的ZigBee协议栈。它在PC上具有自己的部署工具。它可以使用串行端口与用户的产品通信并部署模块的网络拓扑参数，例如发射功率和信道，使用方便快捷。 透传模块的优点在于，用户无需考虑其程序的工作方式，只要用户通过串行端口将其数据发送到模块，模块就会根据预设的网络自动无线传输数据结构体。
数据采集系统设计
目录 摘要 (1) 1 引言 (2) 1.1 数据采集系统的简介. (2) 1.2 课程设计内容和要求 (3) 1.3 设计工作任务及工作量的要求 (3) 2 内容提要 (3) 3 系统总体方案 (3) 3.1 系统设计思路 (3) 3.2 系统总体框图 (4) 4 硬件电路设计及描述 (4) 4.1 8253芯片及工作原理 (4) 4.1.1 基本组成及工作原理 (4) 4.1.2 8253与系统连接 (5) 4.2 ADC0809内部功能与引脚介绍 (5) 4.2.1 引脚排列及各引脚的功能 (6) 4.2.2 ADC0809工作方式 (7) 4.2.3 ADC0809与系统连接 (8) 4.3 单片机89C51的引脚与功能介绍 (8) 4.4 8255并行口芯片基本组成及工作原理 (10) 4.4.1 8255的内部结构 (11) 4.4.2 8255的工作方式 (12) 4.2.3 8255与系统连接 (12) 4.5 LED显示部分接线及工作原理 (13) 4.5.1 LED显示工作原理 (13) 4.5.2 LED显示部分接线 (14) 4.6 总体电路图 (14) 5 软件设计流程及描述 (15) 5.1 主程序设计思路 (15)
5.2 部分程序设计流程图 (16) 5.2.1 8253程序流程图 (16) 5.2.2 8255程序流程图 (17) 5.2.3 数据处理流程图 (17) 5.2.4 LED显示流程图 (17) 5.3 汇编语言程序清单 (18) 5.4 仿真结果 (21) 6 课程设计体会 (21) 参考文献 (23)
摘要 数据采集是从一个或多个信号获取对象信息的过程。随着微型计算机技术的飞速发展和普及，数据采集监测已成为日益重要的检测技术，广泛应用于工农业等需要同时监控温度、湿度和压力等场合。数据采集是工业控制等系统中的重要环节，通常采用一些功能相对独立的单片机系统来实现，作为测控系统不可缺少的部分，数据采集的性能特点直接影响到整个系统。 本课程设计采用89C51系列单片机，89C51系列单片机基于简化的嵌入式控制系统结构，具有体积小、重量轻，具有很强的灵活性。设计的系统由硬件和软件两部分构成，硬件部分主要完成数据采集，软件部分完成数据处理和显示。数据采集采用AD0809模数转换芯片，具有很高的稳定性，采样的周期由可编程定时/计数器8253控制。完成采样的数据后输入单片机内部进行处理，并送到LED显示。软件部分用Keil软件编程，操作简单，具有良好的人机交互界面。程序部分负责对整个系统控制和管理，采用了汇编语言进行了判别通道、数据采集处理、数据显示、数据通信等程序设计，具有较好的可读性。 随着计算机在工业控制领域的不断推广应用，将模拟信号转换成数字信号已经成为计算机控制系统中不可缺少的重要环节，因此数据采集系统有着重要的意义。
数据采集软件设计方案
数据采集软件设计方案 1背景 由于尾矿监控系统的数据来源复杂，而且数据格式多样，而对于一个监控软件来说，如果要涉及到复杂的数据采集及其处理过程的话，对于软件本身运行的稳定性或造成一定的负担，而且也不利于于软件的后续开发和后期维护。 所以需要一个统一的数据采集程序，来为尾矿监控系统所涉及到的数据源进行整合，处理。把复杂的来源，格式多样的数据整合为单一来源，标准格式的数据，从而提高尾矿监控系统的可靠性。 2设计思路 从目前对数据源的分析情况来看，尾矿监控系统的数据主要有以下几种： 全站仪的采集数据,其数据存放在全站仪自己的SQL Server 数据库中。 内部位移,浸润线等监控数据（ BGK的设备），其数据是放在采集软件运行的本地ACCESS数据库文件中。 气象, 水文等监控数据(WAGO设备)，其数据源为通过它的WAGO Server 软件提供的OPC DA数据。 摄影头视频数据，存放在海康自己的视频录像机上面。 其他人为观测的数据。 其中，摄像头实时监控数据由海康提供控件，直接从海康设备上获取，其他人为观测数据由用户手动输入，通过尾矿监控系统软件直接存放到数据库。 剩下的三类数据，也是尾矿监测系统需要用到的主要数据，则由本软件来负责处理。主要处理思路如下图。
数据采集软件通过不同的接口分别从全站仪，BGK设备和WAGO设备采集数据。并根据各自的数据格式对数据进行分析，并将分析处理后的标准数据存放到尾矿监测系统的数据库。 3软件结构 数据采集软件采用模块化设计，其系统架构如下图：
如图所示，软件总共分为四层： 数据接口层：主要用于和设备进行数据交互，目前需要接入全站仪，BGK，WAGO 数据；并且存入数据接口将数据保存到数据库。由于考虑到以后的扩展性，数据接口层的数据接口要能做到可配置化，即能通过添加模块的方式增加其他类型的数据接入。 数据处理层：配合数据接口，对采集上来的数据的数据格式进行处理，转换为标准格式。也需要做到可配置化。 数据交互层：由于考虑到数据的复杂性，所以软件内部的数据交互采用XML作为标准交互格式，即交互数据统一为XElement对象。 表现层：也就是用户界面，用户要能够通过用户界面对一些参数进行配置，如：全站仪数据库地址，用户名，密码；ACCESS数据库路径；OPC服务器名；存入数据库地址等等。 根据软件架构图，可将软件分为以下四个功能模块： 3.1全站仪模块 主要负责采集处理全站仪数据，由于全站仪数据是保存到SQL Server数据库中，所以处理过程相对简单，只需要从SQL数据库中将需要的数据读取出来，调整为标准格式，保存到尾矿监测系统的数据库中。 3.2BGK模块 主要负责从BGK设备采集数据，BGK数据是存放在本地ACCESS数据库文件中，那就需要先建立ACCESS数据库文件的本地磁盘映射，然后再通过ODBC驱动从中读取数据，保存到尾矿监测系统的数据库中。 3.3WAGO模块 WAGO是通过WAGO OPC Server软件采用OPC DA协议进行交互的，所以需要采用OPC SDK 连接到WAGO的OPC服务器端，通过OPC协议进行数据采集，并将其转换为标准格式，保存到尾矿监测系统的数据库中。
ZigBee模块特点及调制方式
ZigBee 模块特点 厦门四信ZigBee 模块目前是基于美国德州仪器TI公司ZigBee2007/PRO协议的ZigBee模块。用户不需要了解复杂的 ZigBee协议，所有的ZigBee协议的处理部分，在ZigBee模块内部自动完成，用户只需要通过串口（TTL、RS232、RS485等）传输 数据即可，是目前市场上应用ZigBee最简单的方式。 1、低功耗。在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6～24 个月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。 2、低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10)，降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且ZigBee免协议专利费。每块芯片的价格大约为2美元。 3、低速率。ZigBee工作在20～250kbps的速率，分别提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和20kbps(868 MHz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。 4、近距离。传输范围一般介于10～100m之间，在增加发射功率后，亦可增加 到1～3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。 5、短时延。ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3～10s、WiFi 需要 3 s。 6、高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干 子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000 个节点的大网。 7、高安全。ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用访问控制清单(Access Control List, ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称 密码，以灵活确定其安全属性。 8、免执照频段。使用工业科学医疗(ISM)频段，915MHz(美国), 868MHz(欧洲), 2. 4GHz(全球) 。 由于此三个频带物理层并不相同，其各自信道带宽也不同，分别为0.6MHz, 2MHz和5MHz。分别有1个, 10个和16个信道。这三个频带的扩频和调制方式亦有 区别。扩频都使用直接序列扩频(DSSS)，但从比特到码片的变换差别较大。调制方式
ZigBee协调器技术及系统方案设计--毕业论文
目录 中文摘要......................................... 错误！未定义书签。英文摘要......................................... 错误！未定义书签。 1 绪论 (1) 1.1题目研究背景与意义 (1) 1.2国内外研究现状 (1) 1.3 ZigBee无线网络的研究前景 (2) 1.4 论文的组织结构 (3) 2 相关技术及系统方案设计 (4) 2.1 ZigBee技术 (4) 2.1.1 ZigBee无线网络设备组成 (5) 2.1.2 ZigBee无线网络拓扑结构 (5) 2.2 系统方案设计 (6) 2.2.1 系统方案设计框图 (6) 2.2.2 各模块功能介绍 (7) 3 硬件电路设计 (8) 3.1 硬件电路设计简介 (8) 3.2 处理器模块 (9) 3.2.1 处理器CC2530简介 (9) 3.2.2 芯片功能介绍 (9) 3.3协调器硬件单元电路原理图设计 (10) 3.3.1 CC2530支撑电路原理图设计 (10) 3.3.2 RS232串口通信电路原理图设计 (12) 3.3.3 电源电路设计 (12) 3.3.4 JTAG接口电路设计 (15) 3.3.5 人机交互接口电路设计 (14) 4 IAR开发环境介绍 (15)
4.1 IAR的安装及简介 (15) 4.2 ZigBee 2007 协议栈安装 (17) 4.3 IAR使用介绍: (19) 5 ZigBee无线网络协调器软件设计 (21) 5.1 Z-stack软件架构分析 (21) 5.1.1 Z-stack协议栈的几个重要概念 (21) 5.1.2 Z-stack协议栈分析 (22) 5.1.3 OSAL操作系统 (22) 5.2协调器软件设计 (23) 5.2.1 总体流程设计及代码 (24) 5.2.2 协调器新建网络流程图及代码 (26) 5.2.3绑定与接收 (29) 5.2.4 协调器向串口发送数据 (31) 6 调试 (36) 6.1 软硬件调试方法 (36) 6.2 调试中遇到的问题 (36) 7 总结 (38) 7.1 设计总结 (38) 7.3 设计不足和改善 (38) 参考文献 (39) 致谢 (40)
数据采集系统的设计与实现
长江大学工程技术学院 课程设计报告
课设题目
课程名称
系
部
班
级
学生姓名
学
号
序
号
指导教师
时
间
数据采集系统的设计与实现 汇编语言+微型计算机技术
信息系
2012 年 8 月 28 日～2012 年 9 月 9 日
目录
目录 长江大学工程技术学院 ..................... 错误!未定义书签。 一、设计目的 ............................. 错误!未定义书签。 二、设计内容 ............................. 错误!未定义书签。 三、硬件设计及分析 ....................... 错误!未定义书签。
1．总体结构图......................... 错误!未定义书签。 2.各部件端口地址设计及分析 ............ 错误!未定义书签。 3.各部件的组成及工作原理 .............. 错误!未定义书签。 四、软件设计及分析 ....................... 错误!未定义书签。 1．总体流程图......................... 错误!未定义书签。 2.主要程序编写及分析.................. 错误!未定义书签。 五、系统调试 ............................. 错误!未定义书签。 1.调试环境介绍........................ 错误!未定义书签。 2. 各部件的调试....................... 错误!未定义书签。 3.调试方法及结果...................... 错误!未定义书签。 六、总结与体会 ........................... 错误!未定义书签。 七、附录 ................................. 错误!未定义书签。
ZigBee JN5148模块介绍
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基于完整数据采集系统设计方案
基于完整数据采集系统设计方案 简介 可编程逻辑控制器(PLC)是很多工业自动化和过程控制系统的核心，可 监控和控制复杂的系统变量。基于PLC 的系统采用多个传感器和执行器，可测量和控制模拟过程变量，例如压力、温度和流量。PLC 广泛应用于众多不同应用，例如工厂、炼油厂、医疗设备和航空航天系统，它们需要很高的精度，还 要保持稳定的长时间工作。此外，激烈的市场竞争形势要求必须降低成本和缩 短设计时间。因此，工业设备和关键基础设施的设计人员在满足客户对精度、 噪声、漂移、速度和安全的严格要求方面遇到了严峻的挑战。本文以PLC 应用为例，说明多功能、低成本的高度集成ADAS3022 如何通过更换模拟前端(AFE)级，降低复杂性、解决多通道数据采集系统设计中遇到的诸多难题。这 种高性能器件具有多个输入范围，非常适合高精度工业、仪器、电力线和医疗 数据采集卡应用，可以降低成本和加快产品面市，同时占用空间很小，易于使用，在1 MSPS 速率下提供真正的16 位精度。 PLC 应用示例 在工业应用中，模拟输入模块可获取和监控恶劣环境中的远程传感器信号，例如存在极端温度和湿度、振动、爆炸化学物品的环境。典型信号包括具 有5 V、10 V、±5 V 和±10 V 满量程范围的单端电压或差分电压，或者0 mA 至20 mA、4 mA 至20 mA、±20 mA 范围的环路电流。当遇到具有严重电磁干扰(EMI)的长电缆时，通常使用电流环路，因为它们本 身具有良好的抗扰度。 模拟输出模块通常控制执行器，例如继电器、电磁阀和阀门等，以形成 完整自动化控制系统。它们通常提供具有5 V、10 V、±5 V 和
数据采集系统的设计
摘要 数据采集系统，是用计算机控制的多路数据自动检测或巡回检测，并且能够对数据实行存储、处理、分析计算以及从检测的数据中提取可用的信息，供显示、记录、打印或描绘的系统。 本课程设计对数据采集系统作了基本的研究。本系统主要解决的是采集10路模拟量(10位精度)，20路开关量，采集的数据每隔1毫秒，通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送的实现方法。 关键字：数据采集、A/D转换、模拟量。数字量、串行通信
数据采集系统的设计 1 设计内容及要求 设计一个数据采集系统，系统要采集10路模拟量(10位精度)，20路开关量，采集的数据每隔1毫秒，通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送。 要求：①选择合适的芯片；②设计原理电路（包含译码电路）；③编制数据采集的程序段；④编制数据通信程序段；⑤撰写设计说明书。 2 数据采集系统原理及实现方案 本课设是设计一个数据采集系统，系统要采集10路模拟量(10位精度)，20路开关量，采集的数据每隔1毫秒，通过串行通讯方式RS485向一台工控机传送。 数据采集与传输系统一般由信号调理电路，多路开关，采样保持电路，A/D，单片机，电平转换接口，接收端（单片机、PC或其它设备）组成。硬件设计应用电子设计自动化工具，数据采集原理图如图1所示： 图1 数据采集原理图 由原理图可知，此设计主要分三大部分：模拟量的输入采集，数字量的输入采集，从机向主机的串行通信。 信号采集分析：采集多路模拟信号时，A/D转换器前端需加采样/保持(S/H)电路。待测量一般不能直接被转换成数字量，通常要进行放大、特性补偿、滤波
等环节的预处理。被测信号往往因为幅值较小，而且可能还含有多余的高频分量等原因，不能直接送给A/D 转换器，需对其进行必要的处理，即信号调理。如对信号进行放大、衰减、滤波等。 本题设计要求简单，模拟量和数字量直接给出，故信号采集部分可忽略，而将数据输出直接连接至A/D 转换器输入端。 模拟量的采集：A/D 转换器的选取应考虑：（1）转换时间的选择：转换速度是指完成一次A/D 转换所需时间的倒数，是一个很重要的指标。A/D 转换器型号不同，转换速度差别很大。由于本系统的控制时间无具体要求，故可不予考虑，但至少要小于题目要求的1ms ，这是可以达到的。（2）AD 位数的选择：A/D 转换器的位数决定着信号采集的精度和分辨率。要求精度为10位。 输入为0～5V 时，分辨率为 0049.01 25 1210=-=-N F V V 设计要求10位精度的10路模拟量，通过查阅资料，TLC1543芯片满足要求。 TLC1543 是一种开关电容结构的逐次逼近式A/D 转换器， 片内提供转换时钟，12 位或 8 位串行数据输出。可采集 11 路模拟输入电压，由片内多路开关选通，并采样保持。 数字量的采集：设计中要求是20路数字量，可利用单片机的I/O 口直接采集，但需要20个I/O 口与之对应，这样，就浪费了芯片的管脚资源，可采用并行采集、串行输出的办法，进行I/O 口扩展。 传输方式分析：通过串行通讯方式RS485向工控机传送。
Zigbee模块通信协议
ZigBee模块无线数据通信通用协议Version 1.2.7 浙江瑞瀛网络科技有限公司
版权声明 本文档所包含的所有信息均为浙江瑞瀛网络科技有限公司（以下简称“瑞瀛”或“本公司”）版权所有。未经本公司书面许可，不得向本公司雇员、代理商、合作方或授权许可方以外的任何第三方泄露本文档内容，不得以任何形式擅自复制或传播本文档。若使用者违反本版权保护的约定，本公司有权追究使用者由此产生的法律责任。 版本更新 V1.0.0 2011-01-01 初稿 V1.0.1 2011-03-15 修改了一些笔误 V1.1.0 2011-04-06 根据用户需求重新排列了对象字典 V1.1.1 2011-04-20 对操作范例中的数据进行了解释 V1.1.2 2011-04-22 增加用户自定义参数 V1.1.3 2011-05-17 增加默认参数值和对应AT指令说明 V1.2.0 2011-06-01 完善了数据通信方式的说明 V1.2.6 2011-09-11 对细节进行了补充说明 V1.2.7 2011-12-21 修改模块信息参数以及触发参数使用说明
目录 1. 概述 (4) 1.1. 节点类型 (4) 2. 帧格式 (6) 2.1. 串口帧格式 (6) 2.2. 通用帧格式 (6) 2.3. 应用层数据帧（ADF）格式 (8) 2.3.1. 读（Read）命令帧：ID = 0x20 (8) 2.3.2. 写（Write）命令帧：ID = 0x25 (8) 3. 对象字典（OD）定义 (10) 3.1. 模块信息参数 (10) 3.2. 网络参数 (10) 3.3. 当前时间参数 (12) 3.4. 执行控制参数 (13) 3.5. 应用配置参数 (15) 3.6. 用户自定义参数 (16) 3.7. 虚拟参数 (16) 3.7.1. UART端口映射参数 (16) 3.7.2. 触发参数 (17) 3.7.3. 节点信息参数 (18) 4. 无线通信密码交换过程 (20) 4.1. COO建立网络 (20) 4.2. 节点加入网络 (20) 5. 操作范例 (21) 5.1. UART数据传递 (21) 5.2. 访问本地节点参数 (23) 6. 用户数据的传递方式 (27) 6.1. 写UART端口映射参数 (27) 6.2. 带目的地址的半透传 (29) 6.3. 全透传方式 (31) 7. 参数默认值以及对应AT指令 (33) 7.1. 网络参数 (33) 7.2. 当前时间参数 (33) 7.3. 执行控制参数 (34) 7.4. 应用配置参数 (34)
基于ZigBee数据采集系统的设计毕业论文
基于ZigBee数据采集系统的设计毕业论文 目录 第一章绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 ZigBee技术简介 (2) 1.3 国外研究现状 (3) 1.4 基于ZigBee的数据采集系统的意义 (4) 1.5 论文主要容与组织结构 (5) 第二章系统总体方案设计 (6) 2.1 系统的设计原则 (6) 2.2 系统硬件组成 (6) 2.3 系统关键技术介绍 (7) 2.3.1 ZigBee协议体系 (7) 2.3.2 ZigBee网络结构 (9) 2.4 ZigBee无线芯片的选取 (12) 第三章硬件电路的设计 (13) 3.1 总体设计方案 (13) 3.2 C2530无线单片机介绍 (13) 3.2.1 CC2530芯片的硬件组成 (14)
3.2.2 CC2530芯片的主要特征 (15) 3.3 CC2530基本电路 (17) 3.4 CC2530外围节点电路 (18) 3.4.1 数据采集电路 (18) 3.4.2 串口转USB电路 (20) 3.4.3 电源电路 (20) 3.4.4 显示电路 (21) 3.4.5 键盘电路模块 (23) 3.4.6 天 线 (23) 第四章软件设计 (24) 4.1 IAR开发平台的介绍 (24) 4.2 传感器模块的软件设计 (25) 4.3 协调器的软件设计 (26) 4.4 IAR开发平台程序烧录 (26) 4.4.1 创建一个新工程 (26) 4.4.2 工程参数设置 (27) 4.4.3 添加项目代码 (28)
第五章总结与展望 (30) 5.1 设计总结 (30) 5.1.1 基本功能实现...... ............ .......................................... . (30) 5.1.2 无线数据采集的测试...... .................. .. (31) 5.2 前景展望 (32) 参考文献 (33) 致谢 (34) 附录 (39)