【《基于Zigbee技术的工程机械遥控控制系统设计》17000字】

基于Zigbee技术的工程机械遥控控制系统设计目录TOC\o"1-3"\h\u35681绪论 2108221.1研究背景 248841.2国内外研究现状 3196911.3工作原理及用途 4311211.4研究思路 4721.5目的意义 5134651.6工作安排 5130472.ZigBee简介 6183992.1Zigbee概述 6295242.4ZigBee安全性 1191792.5ZigBee协议栈分析 11259203、遥控系统设计方案 1694903.1设计思路 16221463.2设计框图 16182733.3功能分析 17227054、遥控系统硬软件设计 1984914.1电源电路 19127264.2稳压电路 19162804.3彩灯指示电路 201184.4继电器模块 20284144.5OLED显示器 21322374.6Zigbee模块:CC2530 23142674.7复位电路 27133034.8Zigbeecc2530源程序 28271365、遥控系统实现 2942535.2程序调试 30101915.3硬件调试 30208775.4软件调试 3153835.5系统调试与分析 321绪论1.1研究背景工程机械已经成为了我国在高速发达的现代化建筑技术进程中必须不可忽视的一项建设技术手段,尤其重要的是近几年来随着国家重点工程例子如三峡工程、青藏铁路以及各个城市建设的日益壮大,人们对于工程机械产品的需要量也愈来越多。工程机械在工业生产中的应用非常普遍,它们被认为是一个重要的技术手段,在工业生产过程中起着非常重要的作用。因此,提高了工程机械的技术性能必将为其带来明显的经济效益与社会效益。因为各种工程现场工作环境恶劣,传统人工作业操控方式往往有着很大的作业安全隐患,所以如何利用无线智能遥控远程自动操控各种工程机械设备变得更加极为重要。无线感应器网(WSN)的出现带来了转机。它使得工业监控领域有了巨大的进步。它使感应器采集的数据与无线通讯方式相结合。无线监控解决了有线监控的一系列缺点,如繁琐,维护不便,成本高等。无线信号感应器采用网络技术具有低设计成本,低传输数据率和具备高可靠性的主要特点,正是这一主要特点才促使其在现代工业生产中广泛应用。zigbee属于国际无线通信技术标准的一种,因为其功耗低,所以适用于短距离信息的传输。无线电通讯技术、通信网络技术和各种大规模集成电路的不断飞速发展,为现代工程机械的无线远程安全控制应用提供了安全保障。无线遥控工业机械遥控器产品可以应用于不同的各种工程机械,属于一种通用工业遥控器。无线遥控工业现场遥控系统取代自动驾驶室,使现场工作人员随时能根据工作需要自由移动,全面实时观察现场施工作业情况,提高施工作业管理效率和工作安全性。此外,无线远程工业机械遥控器还大大提高了无线工程机械在特殊作业工作条件环境使用中的自动可操作性,提高了无线工程机械的使用性能。由于无线工程机械遥控操作不当往往会直接导致工人生命财产严重损失,所以操作可靠性已经成为无线遥控工业机械遥控最重要以及性能质量评价重要指标之一。因此,在综合上述情况下,本文的设计方案提出了一种基于函数zigbee进行设计的新型工业机械遥控器,可以广泛用于不同的类型工程机械。1.2国内外研究现状上世纪50年代,工业自动遥控控制系统在美国线上诞生。20世纪60年代初,以德国HBC为主要代表的德国遥控器机械厂家自主研究开发了一种特殊的机械式起重装置和控制传动系统。自20世纪70年代以来,随着我国工业应用无线电通讯技术和工业应用中最大规模的集成电路的迅速进步和发展,无线电和工业专用遥控器的产品设计不断完善。其中,HBC为目前世界最大的家用工业无线遥控器系列产品开发制造商。其中的遥控仪器产品在国际市场竞争中价格优势明显,技术成熟,可靠性高。目前,我国无线智能遥控器的主要产品开发人员数量相对较少,主要研制的产品分别为欧洲和美国两个品牌。无线自动遥控在目前我国工业动力传动泵车领域的应用最为广泛,其次用的是20m以上的钢筋混凝土传动泵车。例如,三一重工在德国为2000年以后继续生产的无线泵车车上就设置了一个hbc的hcfst717系列无线泵车遥控器工业用自动遥控器的销售市场主要分为国内海外和国际市场、台湾海外市场、欧洲市场三种。国内主要的品牌制造厂家型号分别是上海市技景自动化技术公司和沈阳市德法电子有限公司,台湾主要的品牌制造厂家型号分别是台湾的国际知名品牌麓鼎和三易,欧洲的主要品牌型号分别有德国hbc、法国捷易、西班牙意凯锡等。这三个类型三家公司的移动手机商务产品的价格是不同的。国内产品价格从数千到3万。德国的HBC是8万到9万。与国外相比,国产价格低,但性能不稳定,安全水平没有达到行业的标准,因此遥控器容易受到阻碍。国内的遥控器和欧洲有着很大差距,因此研究和设计无线工业遥控器具有很大的意义。英国的起重机制造企业在设计起重机时,采用近场感应系统,可以有效规避在作业时相互碰撞的事故发生。从远控发射机上可以直接查看相关的数据;监测系统具备:自诊断监控的功能,还能对超负荷、运行时间、电机运行状态及温度等一系列信息实时监控,可提供大多数的数据参数,并且可以实现远程监控。我国的起重机技术发展较为缓慢,更多是因为我国的现代化启程较迟,远远落后于西方国家,自改革开放以来我国的经济,科技水准有了极大的进步,国家有能力发展这些行业。据了解,国内的起重机安全监控管理方面相对落后,在20世纪80年代才逐渐有一些高校单位进行研究,随后国家制定了一系列规定,出现了一批公司推出的监控系统。其中包括:智海开发的起重检测设备功能更加的齐全,尤其是防超载、防碰撞方面的性能非常强大,另外它还可以记录历史数据,远程断电。在起重机工作时数据通过GPRS网络传送至监管中心的软件中,工作人员可以远程监控设备,大大减轻了工作人员的工作任务。1.3工作原理及用途工业无线电和遥控器手机是一种利用工业无线电控制信号对远方的各种工业机构设备进行远程控制的一种遥控移动设备。信号被远方的自动接收开关设备自动接收后,可以通过指令或信号驱动其它各种装置相应的开关机械或者其他电子开关设备,去自动完成各种开关操作,如启动闭合开关电路、移动开关手柄、开动开关电机。无线射频遥控通信系统一般可以分射频发射和无线接收两个组成部分。工业无线视频遥控器质量相比于民用无线遥控器,对于遥控精度的质量要求自然是非常的高的,灵敏度,信号源的一致性,干扰阻抗保护,遥控检测距离,防水透气防尘,耐高温抗低温,耐酸碱等这些技术参数都都是有着严格的质量标准,更能在艰苦的环境下进行工作。就因为这些技术方面的不同,是民用无线遥控器远远无法真正达到目前工业无线民用遥控器的最高水准。工业无线控制遥控器系统是专门设计用来用于控制专业工程机械或控制工业运输设备的远程无线控制遥控装置,工业无线控制遥控器的一种典型实际用途主要有以下几个:控制工业机械设备、输送机械设备、建筑机械、起重机械。1.4研究思路本次设计我们从成本低廉,使用方便,可靠性高等方面着手。在设计初期,通过对相关工业遥控器资料中给出的数据,了解课题中遥控管理系统的一些方法,以及当前遥控系统面临的困难,分析总结存遥控系统需求。汇总设计系统要解决的具体问题,明确系统最终的设计目标和实施环境。通过分析课程实现当前的遥控管理系统的功能,系统采用终端与协调器的形式,决定使用ZigBee做为网络的基础,以IAR-8051为开发集成环境,进行代码的调试,以ZigBee设计一个遥控系统的硬件电路。通过设计完成具体的遥控控制功能,为遥控系统功能的完成做好坚实的基础工作。在完成上述工作的基础上,要想达到满足实用及环境的要求,还需要进行认真的测试。1.5目的意义工程机械是中国现代化进程中不可缺的施工工具,近几年来大型工程和城建的不断发展。工程机械应用广泛,包括交通,能源,水利,供电等诸多领域。因此,提升工程机械的性能可以带来显著的经济效益。工程机械设备种类繁多,如立式起重机、挖掘机、混凝土机和泵车等,其主要工作使用对象一般为使用钢材、水泥等重金属建筑材料,施工现场工作环境恶劣,容易使人发生安全事故甚至严重危害作业工人的财产生命安全。工程机械的自动控制主要由工厂员工自行控制,封闭式的的驾驶室人员需要随着工程机器的正常运行而自由移动,这会导致驾驶员心理上有一定的波动从而影响工程机械的安全。因此,让员工走出驾驶室,并且提高工作效率和安全性是提高工程机械性能的重要课题。无线通信技术和大规模集成电路的快速发展为工程机械的无线远程操作提供了基础。无线遥控工业工程遥控器对于连续的无线工程遥控设备,使用无线电磁波进行控制指令,在一定的谐波频率长度范围内,没有任何电缆相互连接,传输数据距离可以达到数百米。工业用自动遥控器可以代替自动驾驶室,根据用户需要自由移动每个操作台的位置,可以全面观察施工状况。提高企业系统网络工作效率和系统网络安全性。无线远程遥控工业的发展使用无线遥控器大大提高了对特殊无线遥控工作应用环境的无线遥控工程机械的的使用可操作性。另外,工程机械的操作不当会威胁人员的生命安全,因此工业用遥控器的可靠性尤其重要。1.6工作安排本次书写的文章通过各个方面说明了整个设计的开发工作，各个说明模块阐述如下所示：第一章绪论：通过在基本的文章资料查询进行本次设计开发的说明以及现实阶段技术支撑查询学习。第二章Zigbee技术简介：通过进查阅资料了解Zigbee技术与其他无线通讯的区别，Zigbee信息特征特点以及其如何应用到工业遥控器系统的设计。第三章遥控方案设计：根据遥控器的基本功能确定遥控器基本结构，及时发现遥控器系统设计中存在的问题缺陷以及如何解决这些问题。第四章硬软件设计：设计遥控器的基本框架，电路电路以及所需要的程序。第五章系统调试：对遥控器系统测试分析，并进行验证是否具有可靠性和实用性。第六章学习总结心得结论:通过反思自己在毕业设计学习过程中所学习得到的实际感受,总结和交流心得体会。本次遥控器设计在过程中要学习相关硬软件开发的实现以及学习查询等工作。要在软硬相结合的条件下达成整个系统实现的要求，资料查询的主要方式有：本专业相关知识的学习：通过知网、各种图书馆等网络学习平台进行与本课题相关的论文的有关专业知识的系统学习。。硬软件模块对照：通过相似硬软件模块的数据性能测试进行对比结合设计初期了解到本次遥控器系统设计所需要达到的硬软件要求，再进行相关技术性能元器件的对比进行挑选最合适的检测模块。模块实验验证：再进行硬件以及对应模块数据检测选择后，然后再通过不同模块的软件编程然后进行各个模块的初始化工作，完成对应的检测工作，确定各规格的硬件模块工作正常。2.ZigBee简介2.1Zigbee概述zigbee无线技术的应用技术是一种同时具有国家统一应用技术标准的新型短距离移动无线通信应用技术,其物理层和互联网数据链接线路物理层之间的通信协议为按照iieee802.15.4协议要求制定的标准,网络层和安全保护层由zigbee联盟规范制定,应用技术层资源分配开发技术性应用根据广大企业和用户的无线应用技术需求,对其资源进行了技术开发综合利用,因此该应用技术主要能够为广大用户企业提供机动、灵活的无线组网应用方式。2.22.4GHz频段的无线技术标准简介1ZigBee/IEEE802.15.4zigbee天网技术天线是一种新型的无线短距离速率无线通信传输技术,主要是应用于低带宽速率无线通信个人网和区域网,它主要具有无线数据传输持续时间短、能源消耗低、制造过程成本低、传输数据效率低等几大特点。主要广泛用于各种工业远程自动控制、遥测器和远方自动控制。它的一个主要用途就是为了能够满足对小型、廉价电子装置(包括例如无线电与传感器无线网络)能够进行快速无线连接与自动控制。2.4ghz两个频段分别属于目前全球通用的两个频段,868mhz和915mhz分别指的是目前美国、欧洲普遍广泛采用的i和ism两个频段。这两个不同频段的技术引进大大避免了2.4ghz附近的各类大型无线通讯网络设备之间可能会同时产生相互间的干扰。IEEE802.15.4标准的优点：1:软件能量消耗低2:制作软件成本低3:数字传输数据速率低IEEE802.15.4标准制定小组的任务

1:物理层(dsss):主要功能用于对小组数据的物理调制及其发送和数据接收器的解调,介质的连接选择,信道的连接选择。2:MAC第三层(csma/ca):该层可以自动产生各种类的网络安全信标,支持各种装置的网络安全性等。如图2-1所示为802.15.4特性图2-1802.15.4特性图2.Wi-Fi/IEEE802.11bWi-Fi是一种无线扩频局域网,工作频率一般为2.4ghz,经常用于学校,企业等领域提供无线通信,传输速度最高可达11mbit/s,工作时间和距离大约宽度为100m,采用直接扩频的序列(DSS).引入Wi-Fi的主要原因是数据丢失,而且Wi-Fi通常用于将计算机连接到局域网或直接连接到Internet。3蓝牙（Bluetooth）/IEEE802.15.1由美国蓝牙特殊用户利益研究小组(sig)共同制订的无线网络个人和企业地理位置区域无线互联网(wpan)技术标准指的是一种基于蓝牙跳频无线延伸(fhss)的无线网络，它指的是一种能够支持无线语音和视频数据无线传送的新网络技术。蓝牙能够将最多8个散射皮网(piconet)皮网上所有连接的蓝牙设备和多个散射纠察的皮网与所有连接在一起的一个散射纠察网相互连接提供了网络支持。蓝牙是79个点的信道,信道之间的距离隔全部都是1MHz。通讯距离一般为10~100米。4无线USB（WirelessUSB）wirelessusb技术3m以上的距离可以实现最大数据传输速度,可以运行时间480m位/s,性能和目前已经完全与现行usb2.0一样。WirelessUsb标准规定10m的数据传输速度限制为110mbit/s,使用的是目前世界上普遍采用的2.4ghzism频带,通信距离限制为10m,可以连接8个机器。由于wirelessusb不是一个网络解决方案,所以它并没有任何相关的费用和电力销售介绍,但是它可以通过usb的方式实现即插就用。而且不必要驱动器程序以及一个标准认证。几种2.4ghz功率频段的相关技术标准数据进行了分析比较,结果显示如下下图2-2所示2-22.4GHz频段技术比较图2.3ZigBee的特点

ZigBee技术是一种结构复杂程度低、制造过程成本低和系统功耗高,传输快和效率快的现代无线通信传输技术。这种高速无线通信传输技术主要实现具有以下几个主要特点

（1）数据传输速率低：只有10～250Kb／s，应用了低速率传输。（2）节点传输数据功耗低：只是处于一个工作休眠状态收发模式通常一般情况下,zigbee两个射频技术设备节点数据传输速率低,传输数据的网络容量很小,因此对于射频网络信号的无线休眠收发工作持续时间很短,其次在非工作休眠状态收发模式时,zigbee两个技术设备节点通常只是处于一个无线休眠或非工作状态模式,耗电量仅仅只有1μw。设各中断设备信息搜索信道中断信息时延一般情况设定为30ms,休眠搜索中断设备激活信息搜索中断时延为15ms,活动信息中断搜索设备自动接通消息信道搜索中断设备接收信息病人搜索时延为15ms。由于设计手机节点工作自动休眠持续时间相对较短、收发大量手机音频信息时的手机功耗相对较低且基本设计节点采用了自动待机休眠式的工作待机模式,使得手机zigbee基本预计节点设各非常可靠而且省时耗电,zigbee设计基本节点的手机蓄电和蓄电池组在设计节点工作自动休眠持续时间一般平均可以连续维持时间长达6个月到2年左右。（3）为了保证数据链路层的信息传输可靠:zigbee的一层数据介质传输层和数据链路层(以mcmcmac为一层)可能需要同时采用以mcmcsma-ca为一层的数据碰撞层和伤害层以避免作为保护层的机制。在这种完全实时实地确认的每一个对方信息回复的数据都是在完全正确地传输安全故障处理机制下,当接收方发现有对方信息回复的数据包或者出现实时地传输安全故障的需求时则立即自动地停止对方信息的传送,发射到的每一个对方信息回复的数据包都必须及时地进行回复等待接收到对方信息回复的数据接收方完全实时确认和对方信息的发送信息,并及时正确地进行完全实时的确认和对所有人发送信息及时正确地回复,若没有及时的回复得到完全实时确认和对所有人发送信息的及时正确地进行回复就很可能直接地表示信息双方之间已经发生了一场信息数据包之间的碰撞,将再次重传一次,采用这种实时传输安全方法不仅仅是可以大大提高对方信息处理系统完全确认和对信息回复数据实时传输的安全性和可靠性。同时也为那些经常使用固定传输带宽进行传输数据带宽的大型移动通讯设备网络中的业务系统用户量身设计,在传输数据带宽上预留了一个特殊的专用空间,避免了在业务系统中用户在网络中需要进行传输数据时的各种传输带宽之间的竟争与传输数据之间的冲突。同时zigbee针对不同的用户在通信网络中由于时延敏感而针对不同的应用运行场景分别进行了很多次优化,通信网络中的时延及其在等待系统休眠或者等待系统正常工作的状态下被自动激活的网络中间时延也是极其短。（4）可以降低数据网络速率传输功耗容量大:zigbee的低数据网络传输速率、低数据网络传输功耗和可以支持无线短距离测量数据无线传输的三大主要特点和这些都使它非常的合适并相宜于只需要支持简单的微电子器件。zigbee其中我们定义了两种自动控制处理器件:一个通用全功能自动控制处理器件(ffd)和一个功能简化的全方位功能自动控制处理器件(rfd)。网络中的控制处理协调器(coordinator)通常认为是一种使用全局或局部功能化的控制器件,而这些使用网络控制协调器的节点通常为一种全局简化的或全局功能化的控制器件。

（5）信息安全性:大大提高了数据传输的安全性:zigbee分别同时为用户提供了数据信息完整性验证安全审核和用户信息身份认证鉴权安全审核两个信息检查功能,在整个数据传输中分别为用户提供了三个等级的信息传输安全性。第一级安全实际上本身是一种基于无安全性应用处理方式,对于某种安全性的应用,如果安全应用方式并不重要或者上层已经对它能够提供或者给了器件足够的安全应用方式进行保护,器件就完全不能可以直接通过选择这种安全应用方式进行使用来直接进行处理转移安全性的数据。对于第二十一级别的器件安全级别,器件设备用户完全可以通过直接使用自动控制软件接口接入到智能人机的自动控制数据采集清单(acl)安全功能模块来有效保护它并防止非法通过器仵获取数据。在这一级不一定允许用户采取任何文件加密后的保护措施。第三个高级别的密码安全级别在用户进行多个数据库的加密转移中通常需要采用的密码是符合属于高级别的数字单位加密公钥密码安全标准(aes)的对称单位数字公钥密码。aes技术可以广泛地应用来有效率地保护一个网络加密数据压缩包的安全净荷和同时可以防止其他网络攻击者故意使用冒充合法化的加密电子器件。（6）应用模块协议实现后的设计开发成本低:每个应用模块的初始版本设计开发成本一般原来估计在6美元左右,很快就设计成本已经能够大幅下降至达到1.5-2.5美元,且目前使用的xzigbee两个模块协议基本已经免除了所有专利上和授权上的费用。无线网络节点成本传感器一个无线网络中甚至至少可以同时至少具有成千上万的无线网络节点,如果我们不能严格地合理正确控制这些无线节点的网络应用服务成本,那么整个无线网络的节点应用成本规模必将就可能会直接受到严重的应用成本波动制约,从而将严重地直接影响到能制约无线网络节点成本传感器针对整个网络的强大数据处理控制功能。2.4ZigBee安全性安全保障机制主要是从安全信息服务的提供给这一层来说。然而我们这时需要特别注意的一点就是,系统的整个总体网络安全性主要应该是在一个系统模板上的等级基础上来明确定义的,这也就可能意味着在一个系统模板上我们应该用来确定某一个在具有特殊系统安全性的动态网络中,系统到底应当能够实现什么样的安全。每一层(mac、网络或其他各种应用程序层)均使所有数据可能被安全保护,为了大大减少对数据存储的安全要求,它们之间甚至可以相互共享安全的存储钥匙。ssps都是通过ZDO来对其用户进行自动初始化和自动配置的,要求其用户能够自动实现一个更高加密级别的数据加密(aes)。Zigbee本规范明确地详细定义了中国互联网社会信任管理中心的基本功能和主要用途。信任安全中心就是将安全性的钥匙通过分配应用到整个互联网中所有可以使用的设备可靠性都比较好且功能具有一定普遍性的安全装置。2.5ZigBee协议栈分析如图2-3为Zigbee堆栈框架，物理层和MAC层被IEEE802.15.4定义，网络层和应用层的技术规范被Zigbee联盟定义。每个层向上层提供数据传输服务。管理实体提供其他管理服务。每个服务实体由相应的服务接入点（SAP）向其上层提供接口，每个服务接入点通过服务原语实现相应的功能。2-3Zigbee堆栈框架zigbee堆栈层:每个层的zigbee堆栈设备都与一个特定的专用模板密切关联相关,可能为公共的专用模板或者可能是一个私人的专用模板。这些通用模板非常规范化清晰地详细定义了各种通信设备的主要使用数据环境,设备的数据类型和通用数据集以及各种主要用于不同设备之间数据通信的通用数据簇。公共平台模板设计能够有效确保各种服务供应商的相关产品和信息服务之间在相同的企业应用开发场景中能够具有互操作性。物理层（PHY）：该层确定了无线射频固有的物理特性,支持两种不同的物理射频传输信号,无线电的传输数据频率支持范围2450mhz,提供250kbps和16个不同传输通道的射频数据无线传输速度。在868/915MHz范围868MHz支持20kbit/s通道,915MHz支持10kbit/s通道。MAC子层:MAC子层就是通过一个cac的机制用来控制一个无线电讯号信道。它的主要职责还在于可以达到包括确定发送和通信标帧、同步和实时提供可靠的数据传输处理机制。MAC这一层主要是处理相邻的通信装置之间的数据单跳线与数据传送通信。网络层（NWK）：网络层可以提供一个相应的网络功能以用来确保基于MAC子网络层的正确执行操作并为每个应用程序层用户提供合适的网络服务器和接口。为了给整个应用系统层的网络提供必要的接口,网络层通常在结构的概念上通常需要包括两个分别是提供必须接口和功能的网络服务管理实体NWK第一层网络数据管理实体(NLDE)和第二层NWK层的数据管理服务实体(NLME)。NLDE-SAP主要是为用户提供数据的在线传送服务,NLME-SAP主要是为用户管理数据提供服务。NLME任务是利用这个NLDE加起来可以直接实现其一些互联网管理层次的任务,并且还可以维护一个可被称为新的网络托管信息库的网络托管服务对象网络数据库。描述了NBK三个层的主要组件和应用接口。NWK支持各种星型、树型和其他网状图形拓扑。应用层（APL）：一个新的应用设备支持系统层为应用设备支持体系应用支持系统结构的顶层,包括一个新的应用支持设备系统支持子层(APS)、Zigbee一个应用设备系统支持结构对象(ZDO)和应用设备支持制造商所自己重新定义的一个顶层应用设备支持结构对象(在新的一个应用设备支持结构框架的顶层)。APS子层(zigbeeapplicationsupportsub-layer):服务范围介于一个网络层和一个应用网络层之间,指定了一个应用网络层负责为其提供的网络服务管理规范和对用户接口的部分,该服务规范分别定义了子层允许一个网络应用层向其他对象的在线数据的网络数据服务,以及为子层提供与用户捆绑的服务管理数据服务。2.6ZigBee的网络拓扑模型zigbee网络的拓扑数据架构主要有两类:一个是簇状网络和星型型网络,另一个是网状式型型网络。不同的网络拓扑管理系统配置及其相关网络拓扑管理系统的结构可以对应于不同的工业和应用场景,在无论如何xyzigbeeg的各类无线网络中,不同的网络拓扑系统配置及其相关节点与无线网络连接点及节点之间的网络拓扑系统的配置也不同2-4网络拓补模型图如图2-4是ZigBee网络拓扑模型图，星形结构只有一个位于网络的中心FFD作为协调节点，因为结构不复杂，在网络节点较少的情况下经常使用，终端节点用RFD组成形成通信网络。簇状结构：在这种结构中，可以将ZigBee的节点作为根节点，从该根节点出发，向周围扩散，向其他新节点分配网络地址，每个新加入的节点在可以通过连接其他节点来增加网络覆盖面积，其中最外面的节点通常是RFD设备，并且它们之间可以根据建立的关系网络来传送数据。数据网越大传输速度越慢，因为信息有传输延迟。网状结构：它通常包含一个一个co-ordinator,一系列一个router和一个enddevice。此类网络拓扑分析方法与其他树型网络拓扑分析方法相同。但是,网状通信网络的数据拓扑处理技术需要具有较为灵活的网络信息数据路由处理规则,在任何一种具有可能的网络条件下,路由器和节点之间都至少可以同时实现直接数据通讯。这种基于虚拟路由的网络通讯处理机制不仅会能够让网络信息的快速传递和其他通讯处理过程一样变得比较有效,而且也就是说意味着一旦某一个基于路由的资讯通道中一旦出现了任何网络问题,信息就必然会自动地沿着另一个基于路由的资讯通道方向进行快速传递2.7ZigBee技术抗干扰特性zigbee两种技术的抗干扰刚性特征主要用于指出一种技术抗衡相同频段的干扰,也就是说一种来自于共用相同工作时间同一频段的其他两种技术所可能产生的同频干扰。对于设备同频同步干扰的安全防范和有效抵御检测能力也已经是一个当前极为重要的技术问题,因为这直接影响关系接受到整个同步干扰检测系统设备的安全性能。zigbee在2.4ghzee频段内的高速无线互联网所必须具有的强抗干扰网络功能便已经意味着它们可以与一台wi-fi、蓝牙、wirelessusb,以及一台小型家用无绳计算机和一台微波炉设备进行可靠的通讯共存。ieee802.15.4标准中已经明确提供了许多认证机制,以便有效保障ghzigbee在2.4ghz上的频段及其他无线通信技术标准之间的相互共存。2.8ZigBee堆栈容量及设备基于一个zigbee堆栈所提供规定的全部网络功能和技术支撑,我们不仅可以简单地通过推测并得出zigbee堆栈在开始实现时就已经需要大量使用嵌入到该网络设备内部的大量数据存储器网络资源。不过这本zigbee应用规范明确地分别定义了三种不同类型的启动网络协调设备,每种都应该具有自己对其应用功能的基本要求:zigbee网络协调器就是通过启动和分布式网络配置整个网络的某种协调设备。协调器既已经能够支持维护间接寻址时所使用的直接绑定寻址表格,又已经能够同时支持与之密切相关的网络连接,同时也已经能够为用户设计一个新的信任管理中心及为它执行其他的管理活动。一个新的zigbee无线网络仅仅是需要它拥有一个新的zigbee网络协调器。zigbee网络路由器网络是一种能够支持与电脑互联的网络设备,能够把网络消息通过一个互联网直接转发给其它的网络设备。zigbee网格或者是树型网络的特点是可以配置多个zigbee路由器。zigbee的星型无线通信网络并没有支持zigbee的路由器。zigbee端终设备就是一种可以实现与之相关的功能,并且使用zigbee网络来到达其它需要与之进行通信的设备。其存储单元的容量比较小,但是要求很小。但是我们需要特别强调的一个问题就是,网络上的特殊结构往往会戏剧化地影响到一个设备使用时所必须的资源。nwk支持的网络拓扑类型主要有星形、树型和网格式。在这几个类型的网络拓扑中,星形网络相对于资源的利用率要求较低。zigbee堆栈本身就应该能够为用户提供符合zigbee规范所要求的全部功能,因此制造商的主要工作就是研究和开发现场上的实践。为了更加简单容易地实现,如果一个制造厂家在生产时需要采用某些公共模板,则可以采用大多数目前已经现成的模板。如果没有合适的公开模板,则我们就可以考虑充分利用其它模板已经进行的工作来创建自己的模板。zigbee协议栈的体系中会包含一系列的层元件,其中主要包括ieee802.15.42003标准中的mac层和phy层,当然还会包括zigbee组织者所设计的nwk层。每一层元件都有其具体的服务功能。3、遥控系统设计方案3.1设计思路本文具体要求如何制作无线通信遥控器是用来能够达到完全控制整个工程机械正常工作的这一目的,需要通过制作完整的无线发射机和接收控制系统,同时它还可以通过监控显示屏幕来显示整个工程机械的正常工作运行状态。因此使用CC2530芯片作为最主要的部分。使用oled12864显示器功能来准确显示各种工程机械的正常工作运行状态。这里使用继电器模拟工业设备的开关,指示彩灯模拟工程机械的工作状态切换。CC2530为控制元件,进行数据分析处理。OLED显示实时状态和工作信息。3.2设计框图如图3-1为整体设计框图，以简单实用成本低为基础，设计基于ZigBee的无线控制系统开发的工业遥控器。遥控器分为两部分：发射器和接收器。发射器由操作人员操作经由无线通信网络发送到接收器，接收机器安装在工程机械上，当接收到指令时做出相应的操作，由此实现对工程机械的远距离操控。3-1整体设计框图3.3功能分析系统由三个主要部分组成:遥控器系统的控制和管理系统是智能遥控无线发射机和智能遥控无线接收器两个主要部分相互结合而成,发射器由控制系统的一个部分操作者对智能遥控进行了操控。接收元件可以直接用于各种中型的小工程机械上。本文中的遥控器是一个发射设备。1.通用性：遥控器满足大多数工程设备的使用，并且系统容易改进。2.可靠性:其可靠度一直是一台自动遥控器最重要的关键技术和重要性能指标,也是设计中最重要的部分。3.可监控：选择OLED

12864显示器显示操作信息和系统运行状态。4.通信频段：采用cc2530射频通信模块。5.供电：遥控器在无线控制方式下采用电源供电，有特殊的供电电路。6.外壳：由于我国建筑工程现场的工作环境恶劣,遥控器的控制外壳本身结构应该必须完全具备具有防水、抗机械撞击、耐化学腐蚀、抗电磁波和干扰等特殊环境保护作用性能,设置的遥控外壳按其可靠性和特殊防护性能标准值的等级不不得低于i或ip6。7.灵活性：便操作人员携带使用。3.4无线频段的选择无线通信遥控射频自动无线通信遥控系统射频是自动遥控器系统的主要射频无线通信射频传输方式,开发初期往往因为需要事先研究确定具体的射频无线通信传输频段。工业专用无线通信专用遥控器的各种工业专用无线射频通信频段工业无线通信中所有的需要广泛使用和应用的各种射频通信频段多数均按国家规定统称为1sm##z的各种工业专用无线射频通信频段,即广泛应用于各种大型工业、科学、医用无线通信用的各种射频通信频段,包括433mhz、869mhz、2.4ghz等。其中433mhz及2.4ghz的无线电和通用载波信号发射频段目前在实际无线应用中已被使用最多,所以我们通常可以通过手动设置选择两个无线通用信号频段后就可以直接进行无线信号交换发射器与无线信号交换接收器之间的无线射频信号交换收发。3.5设计基本原则要求（一）可靠性:一个设计想要实现预期的功能，整体的设计在初期的工作中都能准确的实现设计目标，但在往后的开发设计中就难以达成相应的设计要求，这样的情况是我们每个人都不想看到的，所以二次设计中我们要想满足的功能要让用户能长时间的依靠我们，可靠的性能也是整个硬件检测开发过程中必要重要的指标检测。（二）方便后期检查:在整个硬件检测过程中，我们在本次项目的开发过程中要把用户放在第一位让其进行使用，然后再通过的模块提示以及系统工作状态的实现整个过程，让其系统能够进行正常地反馈工作，对于其中的软件系统编程方面要实现各个功能的模块化封装工作，因为只有这样的功能实现在后期错误排查以及系统的功能添加工作才能体现出具体的完整性和健壮性，用户能够方便工作。（三）性价指数达标：在整个硬件控制模块发展迅速的社会下，琳琅满目的产品已经占据了整个市场，能够在完成基本的功能下，进行整个流程的选择以及在节省成本的前提下选择出最适合本次开发的选择，避免繁琐的硬件连接以、简单合适的编程语言以及编程环境的选择，可能我研发的设计已经有类似的产品上线，因此，只有在完全的性能以及成本选择有相对优势的情况下，才能体现出我们整个产品的优势。达到继电器测试系统设计的目的。4、遥控系统硬软件设计4.1电源电路电源电路维护在该电路中保证具有一定的持续输出电流,为电路提供电能。电源系统可以再细分为间接直流电源或者者说是直接分流驱动电源。直流电源分别必须具有正、负极。其中它的正极稳压电位相对较高,负极稳压电位相对较低。例如,当两个输入电极相互连接作用到一个输入电路时,该连接电路的电极两端之间就由于可以直接保持一个恒定的输入电极相位差,从而直接形成了一个从电路正极端的输出电流到电路负极的恒定电流。交流电源可以提供稳定的电压和频率,即所谓的交流电源.如下图所示4-1为电源电路。4-1电源电路4.2稳压电路稳压电路是一种具有稳点电压能力的电路。有些电路对电压的稳定要求较高，电压不稳定导致不能正常工作。如图4-2是系统选择的稳压电路，为保证电路的正常运行。简单的串联稳定电路的优点是电路简单，调整方便。三极管有电流放大作用，所以会加大其输出电流。但是，输出电压还不能调节。图4-23.3V稳压电路4.3彩灯指示电路本文利用彩灯指示来模拟工程机械工作状态的切换，如图4-1-3为彩灯指示电路。图4-1-3彩灯指示电路4.4继电器模块继电器(法语英文正式标题:relay)通常是一种主要用于进行电气控制的继电装置。当电力输入量(包括励磁量)不能满足我们产品规定的性能要求时,使得电力控制量具备了在控制电力进入输出装备所需的各种功率变化。它在远程控制驱动系统与受控系统之间存在交互。它通常认为适合广泛应用于各种自动控制的开关电路中,实际上说它就是一种通过利用小输出电流开关来自动控制最大输出电流而自动运行的"自动开关"。因此,它在各个集成电路应用中都一直扮演着自动电压调整、安全漏电防护及射频信号自动转换等集成电路的重要角色。继电器主要材料包括静电接触器和弹簧、线圈、铁芯、衔铁等构成。施加一定的短波电压在连接线圈上的两端后,会直接产生一定的短波电流,进而可以使得在线圈两端产生一定的短波电磁辐射效果,衔铁会被电磁力吸引,然后从拉伸力中释放出来,两个接点就会接触。电源切断后,吸力马上消失。衔铁恢复到初期状态。衔铁触点实现了电路的接通和切断。如图4-4为继电器驱动控制电路。如图4-4为继电器驱动控制电路。图4-4继电器驱动控制电路4.5OLED显示器OLED屏幕作为一种新型的显示技术，具有高亮度、高对比度、低功耗等优点。在我们正常的显示调整过程中，我们越来越多地使用这种屏幕。我们通常使用128X64分辨率和0.96英寸屏幕尺寸。由于其体积小、分辨率高，具有良好的显示效果和便携性。如表4-5为OLED基本信息。基本信息参数分辨率128x64电压3.3V-5V协议IIC/SPI4-5OLED的基本信息图4-6OLED12864模块如图4-6为OLED12864模块，在使用的过程中其通讯模式为4线SPI、IIC接口。如图4-7.是液晶显示屏OLED12864电路，VCC提供电源，GND接地，SCL做为用来计时CLK时钟，在高电平是触发。电源电压采用2.2V~5.5V，SDA作为MOSI数据，在高电平时有用，使用电源电压为2.2V~5.5V。本文我们电源供电电压为5V。图4-7液晶显示OLED12864电路4.6Zigbee模块:CC2530美国德州仪器公司研制的CC253X系列，该CPU采用8051兼容核心循环，生产成本低，工作效率高。它不仅具有射频发射机的优点，CC253X系列提供MCU无线设备和地址识别模块，Zigbee和RF4CE.CC2530是一个功能强大、价格低廉的网络节点，CC2530具有射频接收机的优点，flash有四个版本。CC2530f256在不同的情况可以平稳运行，适用于超低功率系统。极大的提升了运行方式的转换效率，更好的控制了能量消耗。CC2530采用6mm×6mm的QFN40的封装共有40个引脚。如图4-8为引脚图。4-8引脚图cc2530引脚主要电路分为两个i/0端口和总线引脚,电源线引脚及电源控制线引脚。有21个完整i/o物理端口使它可以直接被使用来对它进行端口编程,完整8位端口的分别为一些p0和一个p1,只有5个完整i/o端口可以使用位端口的数值分别为0和p2。一组例如sfr等等寄存器的输入地址或者配置字节由一个新的软件管脚来进行设置,因此这些寄存管脚都通常可以被软件用来设计作为一种可以连接如aadc、定时器/自动计数器或者ruart等等组件的外围通用控制i/0端口或者与外围控制装置接口相连的通用接口。CC2530引脚描述见表4-9：4-9引脚描述表引脚名称引脚引脚类型描述AVDD128电源（模拟）2V—3.6V模拟电源连接AVDD227电源（模拟）2V—3.6V模拟电源连接AVDD324电源（模拟）2V—3.6V模拟电源连接AVDD429电源（模拟）2V—3.6V模拟电源连接AVDD521电源（模拟）2V—3.6V模拟电源连接AVDD631电源（模拟）2V—3.6V模拟电源连接DCOUPL40电源（数字）1.8V数字电源去耦。不使用外部电路供应DVDD139电源（数字）2V—3.6V数字电源连接DVDD210电源（数字）2V—3.6V数字电源连接GND-接地接地衬垫必须连接到一个坚固的地面GND1,2,3,4未使用的引脚连接到GNDP0_019数字I/0端口0.0P0_118数字I/0端口0.1P0_217数字I/0端口0.2P0_316数字I/0端口0.3P0_415数字I/0端口0.4P0_514数字I/0端口0.5P0_613数字I/0端口0.6P0_712数字I/0端口0.7P1_011数字I/0端口1.0—20mA驱动能力P1_19数字I/0端口1.1—20mA驱动能力P1_28数字I/0端口1.2P1_37数字I/0端口1.3P1_46数字I/0端口1.4P1_55数字I/0端口1.5P1_638数字I/0端口1.6P1_737数字I/0端口1.7P2_036数字I/0端口2.0P2_135数字I/0端口2.1P2_234数字I/0端口2.2P2_333数字I/0端口2.3/32.768KHzXOSCP2_432数字I/0端口2.4/32.768KHzXOSCRBIAS30模拟I/0参考电流的外部精密偏置电阻RESET_N20数字输入复位，活动到低电平RF_N26RFI/0RX期间负RF输入信号到LNARF_P25RFI/0RX期间正RF输入信号到LNAXOSC_Q122模拟I/032MHz晶振引脚1或RF外部时钟输入XOSC_Q223模拟I/032MHz晶振引脚2如图4-10为CC2530射频电路描述经济有效CC2530的无线网络的对宏处理器与SimpleLinkccc2592的扩展器协作,提高接收机灵敏度,增加整个链路预算,使Zigbee网络的每个节点的范围加倍。结合这些设备制作了系统解决方案。非常适合家庭和工业应用自动化、照明、计量、传感器网络。cc2530是一种广泛用于在zieee802.15.4、zigbee和rrrf4ce等广泛应用的用在嵌入式电脑芯片上的操作系统(soc)设计解决办法方案。cc2530将技术推动发展导致智能射频收发器的卓越射频技术应用性能与各种国际标准技术相结合,具有包括增强型8051宏处理器、系统内的各种可编程射频闪存、8kbram等各种应用功能的强大射频技术性能特征。这个通用芯片通过为企业客户自身提供最先进的功能选择性和资源共存性,实现了对现代工业高技术水平的综合应用,在优秀的链接预算和低电压下运行。4-10CC2530射频电路4.7复位电路复位电路主要是将集成电路重新恢复至原始状态的一种装置.其设计较为简单,通常的情况下,只有一个电阻器和一个组合式的电容器才能做到,然后就更加复杂,如用三极管进行协调.为了保证集成电路稳定可靠地运行,复位电路本身就是重要的一个组成部分,它的第一个主要功能就是上电复位.大多数集成电路的正常工作都需要±5%的电源,即4.75-5.25v.由于采用的是按照固定时间顺序编码排列的数字电路,需要维持时钟和信号的稳定,因此,在芯片供电时,只有当vcc大于4.75v或者低于5.25v和石英振荡器稳定地工作时,芯片就能够解除复位和停止信号,芯片就会开始正常地工作如图4-114-12所示.4-11复位电路4-12调试仿真接口4.8Zigbeecc2530源程序如图4-13，4-14为Zigbee源程序运行图模拟了工程机械接收工作指令后的工作状态。4-13源程序运行图4-14Zigbee源程序运行图5、遥控系统实现5.1系统模块设计CC2530核心模块：本次设计选用的单片机CC2530为核心，数据的分析处理在这里集中进行，也是整个进程输入输出的控制中心。模块的最核心CPU，是整个模块的中枢。OLED12864显示屏：本次设计使用OLED12864显示屏，可以用来显示工程机械的工作信息，OLED没有LCD的限制，LCD是一种相对于OLED更简单的显示屏，不能显示汉字，所以不符合我们的需求。当我们发出不同的指令时，显示屏会根据系统不同的工作情况显示提供相应的信息。程序下载模块：本文的程序下载模块，用于将完善的程序下载到CC2530模块中，并完成相应的动作反应。继电器模块：本文设计了继电器模块。继电器通常用作点控制装置。继电器模块主要由控制系统和受控系统两部分组成。继电器就像一个自动启停开关,由电压和触点的电流受到线圈控制。一般情况下,负载电流值小于10a时,可以接通或切断电路。如果控制器的负载电流太大,则可以使用控制单元。因此,它在各种电路中都有着自动调整、安全防护和信号转换等电路。5.2程序调试本次设计中使用的开发工具为IAR-8051。它的主要优点之一是使用方便,精度高。它的主要应用功能组件包括c/cc++文件编译器、连接器、组件管理工具、文本文件编辑器、程序库文件管理器、工程文件管理器。IAREmbodedWorkbench模块化集成环境有很强的开拓性。编辑器支持多个字节。有匹配代码的模板。工具有两种设置为：不的进行与处理。首先进行