基于无线传感器网络的LED路灯远程控制系统

图2.3 CC2480/ZigBee模块电路图


在CC2480的内部整合了ZigBee射频前端和内存，片内具有128 KB Flash、8 KB SRAM、2路12位的ADC、4个软件计时器、复位电路、SPI和UART通信端口等硬件资源。CC2480采用CMOS工艺，工作电流仅为27 mA。当系统处于空闲时，CC2480能自动进入休眠状态，并能实现休眠与主动模式的超短时间转换，电路晶振XTAL1选用32MHz，晶振XTAL2选用32.768kHz。32.768kHz的晶振用于睡眠模式给期间提供时序，这样降低电流、可以减少功耗。这样特别适合对功耗和电池寿命要求严格的应用场合。CC2480采用7mm×7mm QLP封装，共有48个引脚。可分为I／O端口线引脚、电源线引脚和控制线引脚3类。CC2480模块可以直接与上位机之间通过串口通信，本系统选用异步串口模式。




1.4微控制器电路设计
MSP430是一类具有16位总线的带FLASH的单片机，由于其性价比和集成度高，受到广大技术开发人员的青睐.它采用16位的总线，外设和内存统一编址，寻址范围可达64K，还可以外扩展存储器.具有统一的中断管理，微控制器具体连接电路图如图2.4所示。



图2.4控制模块MSP430电路图


MSP430具有丰富的片上外围模块，片内有精密硬件乘法器、两个16位定时器、一个14路的12位的模数转换器、一个看门狗、6路P口、两路USART通信端口、一个比较器、一个DCO内部振荡器和两个外部时钟，支持8MHz的时钟。因为是FLASH型，则可以在线对单片机进行调试和下载，且JTAG口直接和FET（FLASH EMULATION TOOL）的相连，不须另外的仿真工具，方便实用，而且，可以在超低功耗模式下工作，对环境和人体的辐射小，测量结果为100mw左右的功耗（电流为14mA左右)，可靠性能好，加强电干扰运行不受影响，适应工业级的运行环境。MSP430单片机的P3.4、P3.5端口设置成串口0（ΜSART0）的收发口与CC2480的异步串口相连，它们之间实现串口通信。单片机发送数据给CC2480，CC2480就可以无线发送出去，CC2480接收到无线数据也透明传送给单片机。




2软件流程设计
在本系统中，ZigBee协议可以应用于所有的节点，因为ZigBee协议具有很多的实用函数，例如设备离开或者加入网络，创建一个新的网络，父节点和子结点的搜索，网络信标帧的发送，数据包的发送和接受等等。系统工作的过程中，协调器主要进行无线传感器网络的创建和负责接收节点发送回来的路灯信息，依据路灯的状况将控制信号发送给路灯节点。路由器节点处在监控状态，负责获取其他节点发送来的信息并判断是不是需要进行转发，与此同时把自身路灯的信息传送给协调器；接受协调器的控制信号来控制路灯的工作状态。终端节点功能是最简单的，只需要负责随时接收协调器发送的控制命令，并向上一级返回路灯当前的状态。
系统投入运行时，首先对CC2480进行初始化，协调器运行初始化协议，同时打开中断。此后软件程序运行创建新网络，一旦网络能够成功创建，就对相应的网络协调器物理地址、当前建立网络的ID号以及频道号进行显示。协调器软件流程图如图3.1所示。对于路由器节点，首先对CC2480进行初始化，此后传感器的电源接通，并且对协议栈进行初始化，同时发送信号以请求加入网络，等待网络协调器或前面的路由器节点进行响应，将网络地址分配给自身。假如成功加入了网络，通过串口扩展口能够获取网络的网络地址、路由节点自己的物理地址和接入网络协调器或前面路由节点的物理地址等数据。路由器节点软件流程图如图3.2所示。在终端节点上程序同样首先对CC2480进行初始化，传感器电源接通，此后初始化协议栈，与此同时发送信号请求加入网络，并且等待前面的路由器节点进行响应，将网络地址分配给自身。假如成功的加入了网络，也能够通过串口扩展口获取所加入网络的网络地址、自己的物理地址和加入的路由节点的物理地址等所有数据信息。终端节点程序流程图如图3.3所示。


图3.1协调器程序流程图