论文研究-基于JN5139的ZigBee煤矿防爆监测系统 .pdf

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基于JN5139的ZigBee煤矿防爆监测系统,黄永军,杨杰,本文基于JENNIC公司的ZigBee芯片JN5139设计了煤矿防爆监测系统,系统具有低功耗、低成本的特点,具有良好的通用性和可扩展性。重点阐述
山国武技记文在线 R:OUT 型s:N :33 :: HTR 3K1 N5139 ZigBeeboard 硬件原理图 硬件部分 节点主要由 收发模块、传感器、 存储器、液晶显示器和电源 部分组成, 的个接口连接按键、液晶显示器、传感器、存储器等。节点的原 理图如图所示 控制器和模块 模块利用 的 无线微控制器来提供完整的射频和器 件的解决方案。模块提供了开发无线传感器网络所需要的丰富的外围器件。易于集成到广品 中,无需系统测试。 是和 公司的针对无线感测网络的第二代低功耗低成本微控制器,适用于 的应用。 整合了 微处理器,完全兼容 的送收器, 的型号可在到 的范围內选择,提供 丰富的模拟量和数字外围设备接口 灵活的架构能够支持不同规模的软件,包 括协议栈,路由表和应用程序以及数据。芯片集成了和硬件编码加速器,节省 功耗的休眠模式,安全键的机制和程序加密。強大特征都集成于单一芯片 只有如 卜优点:收发器和微控制器一体化的单一芯片;灵活的 的架构,成木低满足大 规模用量的需要;只需要很少的外囯器件就可以枃健系统;硬件层确保低功耗和低费 用处理器;丰富的外围设备接口;兼容 收发器 安全处理 加速器有格式化信息包 地址核査,计时器:集成功耗管理和低功耗的睡 眠振荡器;片內功耗调节适合于至电源操作;深度睡眼电流 ;计时器睡眠 电流 带有信标;必要最小外部电路;电流 电流 接收器灵敏度 ;传输功耗 传感器部分 山国武技文在线 ()温湿度传感器 采用瑞士 公司推出的 数字温湿度传感器芯片。该数字温湿度传感器 基于领先世界的 数字传感技术,具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。全量程 标定,两线数字接口,可与 直接相连,大大缩短研发时间、简化外围电路并降低费 用。此外湿度测量范围 ;温度测量范围: ℃;湿庋测量精度: ;温度测量精度: ℃:响应时间: 低功耗 可完仝浸没。 体积微小、响应迅速()、低能耗()、可浸没、抗干扰能力強、温湿一体,性价比 高,该产品能够适于本系统的应用。为了使传感器输出的数字量转换为直观的物理单位量 需要进行数据变换处理。 ()瓦斯传感器 瓦斯传感器采用北京东方吉华科技有限公司 低功耗瓦斯传感器。 是以 氧化锡为基本敏感材料,专门用于可燃气浓度检测的一种半导体型气体传感器。它具有极 高灵敏度和极快的响应速度且低功耗,体积小,应用电路简单。 存储器模块 存储器使用的高可靠性串行闪存 集成一个标准的线 总线和改进的 数据传输时钟。工作电源电压到具有深省电功能, 使整体功耗达到最低水平。数据保存期限至少年,在整个汽夲温度范围内,存储扇区时 擦写循环 次。利用分页编程指令,每次可写入存储器到字节;擦除操作分为 体擦除和扇区擦除。 随 开发环境提供了读写 的函数。 液晶显示模块 采用金鹏电子的带字库中文液晶 。该液晶使用接口。 电源模块 节点使用节电池供电。 软件部分 软件开发平台 软件是公司所提供的代码编辑和编译集成开发环境,是一款开源的 开发工具, 基于这个T具对其进行扩展形成了自己的 开发平台。 基于 协议栈进行开发 山国利技记文在线 图3 ZigBee应用程序架构 应用程序架构如图所示,实际上是使用 协议栈父替的对处理器和外 围部件进行操作,为了实现这个目标,在 协议栈的基础上提供了 定义了调用用户程序的接口。图中所示的浅绿色的部分就是调用 用户稈序的接口。在实际的开发过程中需要在这些开发接口上添加自己的应用逻辑,定义自 己的数据处理过程并且通过这些接口函数在适当的时机调用。这些函数就好比整个应用程序 的骨架,把我们应用程序的代码和 协议栈紧密地联系在一起,利用应用框架接口函 数来解决发送数据和接收的问题。应用框架接口函数主要分为两大类,一类是 ,用来创建和发送数据请求;另类是 米添加、修改、删除设备的措述 如果没有正确定义的 那么它就不能正确地接受别的节点发送来的数 据。用于定义正确的 的函数是 山国武技文在线 数据发送的方式有和两种帧格式。用于向网络层发出数据发送的请求的函 数是: 数据接收的方式有和两种帧格式。应用程序利用回调的机制接收协议栈的 各种事件通知并执行相应的函数过程,采用格式接收数据的回调函数是: 与计算机连接的 调用这个回调函数负责接收网络中节点发送米的采集数据 通过解析 数据结构体携带的数据内容将每个传感器的数据读取出来,然后通过 串口将数据提供给计算机上的应用程序进行处理。 结束语 本项目根据实际的需要完成了监测系统的整体架构设计和底层使件和软件的只体实现, 具有良好的通讯效果,达到了预期要求。系统稳定性、响应速度等性能都满足实际需求。此 外,本系统具有良好的可移植性和扩展性,可以根据具体要求方便地在数据采集模块上进行 相应传感器的扩充以完成更多数据采集需求。 山国武技文在线 参考文献 王琳红霞李铞涛罗海勇王非煤矿瓦斯报警无线传感器恻络节点设计与实现电子技术应用 秦霆镐豆晓强黄文杉梁维斌 技术在无线传感器网络中的应用仪表技术 瑞士盛世瑞恩公司数字温混度传慼器

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