【嵌入式系统设计实验报告：嵌入式通信技术应用设计2400字】

第第7页共9页《嵌入式系统设计》实验报告：嵌入式通信技术应用设计姓名专业考籍号身份证号设计题目：嵌入式通信技术应用设计所用硬件设备：协调器、终端节点、路由器实验目的要求：熟悉基于嵌入式开发流程掌握嵌入式系统基本知识，嵌入式系统的软硬件体系结构实验内容与实验心得1．设计简介这些年来全球的无线数据传输技术得到了快速发展，拥有省电、可靠、廉价、延时短、网络容量大、安全等优点的基于IEEE802.15.4标准的Zigbee无线传感器网络技术在诸多领域被广泛应用。结合Zigbee无线传感器与网络服务器数据库，不仅能够解决布线难的问题还可以扩展探索范围到一些人员无法到达的地方。数据实时上传到云端服务器方便进行数据的分析和存储，可以通过web客户端随时查看数据状况。本文设计的无线数据传感器主要用于货物仓库的管理。实现基于不同的传感器、Ziggie模块、单片机和GPRS模块，把采集到各种各样的环境数据存储到云端服务器数据库中，用于制定各种管理方案，实现仓库管理的科学化、高效化和智能化。本文用Zigbeecc2530、STC12C5A60S2、sim800aGPRS等模块成功将数据采集并发送到云端数据库，具有稳定、节能、价格低等优点。资源选择及其说明协调器 FFD，负责网络的组成和维护，维护关系表终端节点 FFD，扩大网络的覆盖范围路由器 FFD或RFD，发送数据和接收数据3．功能分析及功能模块层次结构设计和说明该系统包含三大模块：数据采集下位机，数据中转节点上位机，云端服务器。其中下位机包含电源模块、传感器模块和Zigbee模块三部分。上位机包括电源模块、STC12C5A60S2模块、Zigbee模块（CC2530）、sim800aGPRS模块、存储卡存储模块、按键模块、变焦报警模块、显示模块（12864LCD）等。上位机通过GET命令发送数据到云端。云端服务器采用腾讯云，系统为CentOS6.6+php框架，后端编程语言采用php，数据库采用MySQL。传感器从下位机采集的数据通过设备从Zigbee终端无线传输到上位机进行处理、查看、存储，并重新启动到服务器，上位机里Zigbee协调器与STC单片机通过串口相连并且GPRS模块也是通过串口与STC单片机相连。上位机还拥有峰值报警功能，可以通过按键设置峰值，当数据到达峰值时上位机会通过蜂鸣器和发短信到设定好的手机号进行报警。数据上传到服务器后用户可以通过手机浏览器或PC浏览器来随时查看数据，实现真正的无线远程监控。上位机自带内存卡存储数据，防止了数据的丢失，内存卡与Zigbee协调器共用一个串口记录Zigbee协调器发来的每一个数据。PC也端可以通过这个串口获取数据进而处理数据。三个传感器收集原始数据并发送到Zigbee的终端。协调器收到数据后通过通过串口发送给STC12和内存卡，内存卡保存数据，STC12处理数据后通过串口发给SIM800A，SIM800A通过GPRS网络发给服务器，服务器通过英特网发送到web客户端显示。4．功能模块详细设计AMS1117-3.3电源稳压模块这是一个正向低压差稳压器，输入电压为4.75～15V，输出电压为3.267～3.333v。工作结温范围：-40~125°C。本系统采用4节1.5v的干电池供电，输入最高达到6v故需要使用电源稳压模块。每一个终端节点设备也使用相同的供电系统。DH11温湿度传感器该传感器由一个NTC温度传感器和一个湿度传感器组成，精度为湿度+--5%RH，温度+--28451；，湿度范围为20-90%RH，温度为0-50848。电源电压为3.3~5.5VDC，输出单总线数字信号。体积小、功耗极低，适合用于条件苛刻的场所。传感器输出的信号自带校验功能，输出信号为data1、2、3、4、5，其中data5为校验信号值为前面四个data之和，湿度为data1.data2，湿度为data3.data4。本次采用的DH11精度较低data2和data4的值都为0。在本设计中，DH11数据由Ziggy读取，经过简单的处理后发送给协调器。MQ2烟雾传感器电源电压为3.3~5.5VDC，模拟信号泵（0~5V电压，浓度越高，电压越高）和TTL电平信号输出，对气体、天然气和液化石油气有良好的灵敏度，适用于家庭和仓库的检漏。本次采集的是模拟信号，在Zigbee模块中进行AD转换后将数据发给协调器。MQ2检测到的可燃气体和烟雾的范围为100~10000ppm（ppm为体积浓度），注：MQ2使用必须加热一段时间，否则输出不正确，加热电压为5-0.2V。12864液晶屏幕12864LCD是128*64网格LCD模块的缩写，有白色背景和蓝色背景。工作温度-20度到+70度、存储温度-30度到+80度。本次使用的模块采用了8位并行接口。具有GB-1和GB-2简体中文文库和128个16*8ascii字符集的点阵图形液晶显示模块还可以显示自定义字符，形成良好的中文交互界面。低功耗也和低价格是12864液晶的显著特征。12864液晶中文信箱可显示四行八列，共32个16字符x16点阵汉字，任何RAM可显示一个汉字或2-16字符x8点阵全高ASCII字符，即，每个屏幕可显示32个汉字或64个ASCII字符。三种不同字符/字体的代码范围为：0000-0006h（代码分别为0000、0002、0004和0006），02h-7fh显示半宽ASCII字符，a1a0h-f7ffh显示892GB2312中文字体。在显示字符时，首先是垂直地址，然后是水平地址（连续写入两个字节的数据以完成垂直和水平坐标地址）。注：垂直地址范围AC5...AC0；水平地址范围AC3…AC0。这次的设计让12864担任上位机的显示重任。12364实时显示各个传感器采集到的数据和每一个数据的报警上限。它与STC12单片机的P0端口相连，设计了三个按键用于设定每一个采样数据的报警上限值。其中按键1用来选择设置哪一个数据的上限，原理是通过读取按下按键1的次数。按键2用于增加报警值，按键3用于减少报警值。三个按键配合12864使用可以获得较好的人机交互体验。人机交互界面由汉字、数字和英文字母组成，由良好的人机交互体验。5．系统测试(可选)本文系统基本完成了设计要求。调试过程中遇到DH11请求数据不成功的情况，故采取舍弃错误数据的做法。上位机的供电系统也出现过一点问题，本来预定采用干电池供电的但无奈四节干电池的输出功率仍然不足够提供所需要的电力，故后期改为充电宝或用手机充电头供电。GPRS模块的稳定性有待提高，有时莫名就会不行。制作电路板时也遇到了一点问题，没有预料到淘宝店不会自动帮我弄镜像，搞得现在焊接有点怪怪的，不过还不至于不能用。默认报警值的设定也遇到了一点问题，不同时间、地点的温湿度变化较大，所以设置了一个较大值。6．总结希望以后能把这个系统更加完善：把Zigbee