CN107222938A - 一种基于zigbee无线传输的智能仪表实训构建系统 - Google Patents

一种基于zigbee无线传输的智能仪表实训构建系统 Download PDF

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刘安勇
徐新林
官志远
刘�东
章洋
王亚奎
钱昌顺
张云飞
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Abstract

本发明公开了一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统，分为显控单元和采集终端；显控单元实现基于无线传感网的数据收集、本地显示、数据上传等功能，采集终端实现对不同类型传感器的数据采集；采集终端可以是单一终端，也可以是众多终端，以星型、树型或MESH进行组网实现数据的采集；本系统支持扩展功能，可以通过USB通讯方式将数据采集到上位机，实现对数据的存储、查询、趋势曲线、报警、远程遥控、WEB发布等功能；为满足教学实践提供支持。

Description

一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统
技术领域
本发明涉及智能仪表技术领域，尤其涉及的是一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统。
背景技术
目前设备，多数使用单一的自连设备，对于物联网互联、或者局域网互联的设备很少，或者就是设置使用的连接协议不同，不能兼容，对于现有学校的基于物联网专业的实训，多数还是理论知识的学习，其促进学生扎实理论知识锻炼的实训平台还是欠缺，故现在开发基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统，实现局域设备的互联数据传输，以满足学生实训锻炼的基本创造能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统，包括仪表执行单元部分，同时，还包括显示单元、和多个采集终端组成，其中，所述的显示单元通过ZIGBEE无线传输与多个采集终端构建ZIGBEE局域网系统；
其中，所述的显示单元，
包括主处理器，所述主处理器为增强型单片机；
无线传感网通讯接口，无线传感网络为TI CC2530无线SOC，在ZIGBEE网络中作为协调器角色，接收终端节点上传的采集数据，也可以实现控制数据的下发；
显示模块，采用TFT显示屏；
USB通讯，使用主流USB接口芯片；
扩展接口，主处理器具有最多44个通用IO口，所有未使用接口通过扩展接口引出，可以作为开发平台,方便实现网络通讯、SD卡读写等扩展功能；
所述的采集终端，
包括主处理器，使用TI CC2530，实现与显示单元的ZIGBEE无线传输；
和扩展接口。
优选的，该系统还包括扩展功能模块，通过连接显示单元的USB接口，连接于扩展功能模块。
优选的，所述的显示单元，还包括供电回路、键盘模块、LED显示模块和蜂鸣器中的一类或多类。
优选的，所述的采集终端，还包括供电回路、键盘模块、LED显示模块、传感器和蜂鸣器中的一类或多类。
优选的，所述扩展功能包括与显示单元的USB接口匹配连接的USB接口，和本地实时监控服务器，和网络连接的WEB在线监控系统。
优选的，所述的显示单元，包括主处理器，所述主处理器为增强型单片机；
其中，所述增强型单片机采用增强型51单片机STC12LE5A60S2。
本发明相比现有技术具有以下优点：能够促进学生充分学习和掌握主流ZIGBEESOC芯片CC2530的使用，对Z-STACK协议栈有一定了解，为基于ZIGBEE无线传感网络的下一代智能仪表应用提供技术基础，满足仪器仪表和物联网等相关专业的教学实践需求。
附图说明
图1为本发明实施例的一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统的原理框图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
依图1所示，本实施例提高的一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统，包括仪表执行单元部分，同时，还包括显示单元、和多个采集终端组成，其中，所述的显示单元通过ZIGBEE无线传输与多个采集终端构建ZIGBEE局域网系统；
其中，所述的显示单元，
包括主处理器，所述主处理器为增强型单片机；
无线传感网通讯接口，无线传感网络为TI CC2530无线SOC，在ZIGBEE网络中作为协调器角色，接收终端节点上传的采集数据，也可以实现控制数据的下发；
显示模块，采用TFT显示屏；显示单元使用1.8寸TFT显示屏，具有128*160像素，262K真彩色，可以显示ASCII、汉字、字符、图形等功能。
USB通讯，使用主流USB接口芯片；为了实现同上位机的通讯，显控单元提供USB通讯接口，方便连接笔记本、PC机；使用主流USB接口芯片，提供USB驱动和单片机通讯接口源码。
扩展接口，主处理器具有最多44个通用IO口，所有未使用接口通过扩展接口引出，可以作为开发平台,方便实现网络通讯、SD卡读写等扩展功能；
其中，所述的采集终端，包括主处理器，使用TI CC2530，实现与显示单元的ZIGBEE无线传输；和扩展接口。
其中采集终端利用CC2530自带12位ADC实现对可调电位器的信号采集，采集到的数据，按照一定的通讯协议打包，通过ZIGBEE网络上传至显控单元；所有CC2530的IO口全部引出，可以连接更多的扩展模块，例如实现对继电器控制、对直流电机控制、对气压传感器等其它接口的传感器数据采集，终端节点使用5V电源适配器供电，预留电池供电接口。
而CC2530是一个真正的用于IEEE802.15.4，ZigBee和RF4CE应用的片上系统(SoC)解决方案；它能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点。CC2530集成了业界领先的RF收发器、增强工业标准的8051MCU，在系统可编程Flash存储器，8-KBRAM和许多其它强大功能。其功能参数：
—21个通用I/O引脚(19个4mA，2个20mA)；
—2个支持多种串行通信协议的强大USART；
—看门狗定时器；
—电池监视器和温度传感器；
—高级加密标准(AES)安全协处理器；
—具有8路输入并可配置的12位ADC；
—IEEE802.15.4MAC定时器，3个通用定时器(1个16位，2个8位)；
—IR发生电路—具有捕获功能的32-kHz睡眠定时器；
—硬件支持CSMA/CA；
—支持精确的数字化的接收信号强度指示器(RSSI)/链路质量指示(LQI)。
本实施例中，该系统依据ZIGBEE协议栈使用TI ZSTACK，开发环境使用IAREmbedded Workbench，使用CCDebug仿真器实现程序下载和在线调试；51单片机编程环境使用Keil uVision2开发环境，使用ISP实现程序的下载。
优选的，所述的显示单元，还包括供电回路、键盘模块、LED显示模块和蜂鸣器中的一类或多类。
优选的，所述的显示单元，包括主处理器，所述主处理器为增强型单片机；
其中，所述增强型单片机采用增强型51单片机STC12LE5A60S2。
STC12C5A60S2/AD/PWM系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。基本特性如下：
增强型8051CPU，1T，单时钟/机器周期；
用户应用程序空间32K/40K/48K/52K/60K/62K字节；
片上集成1280字节RAM；
通用I/O口(36/40/44个)；
ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器；
有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM)；
看门狗；
共4个16位定时器；
2个时钟输出口11.外部中断I/O口7路；
PWM(2路)/PCA(可编程计数器阵列,2路)；
A(可编程计数器阵列,2路)；
A/D转换,10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)；
通用全双工异步串行口(UART)。
优选的，所述的采集终端，还包括供电回路、键盘模块、LED显示模块、传感器和蜂鸣器中的一类或多类。其中，附件类型，其左右比如键盘编程、PWM蜂鸣器控制、传感器数据采集等；本实施例并不做具体限定，根据学校实训情况，自主添加附件类型。
优选的，该系统还包括扩展功能模块，通过连接显示单元的USB接口，连接于扩展功能模块。
优选的，所述扩展功能包括与显示单元的USB接口匹配连接的USB接口，和本地实时监控服务器，和网络连接的WEB在线监控系统。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统，包括仪表执行单元部分，其特征在于，还包括显示单元、和多个采集终端组成，其中，所述的显示单元通过ZIGBEE无线传输与多个采集终端构建ZIGBEE局域网系统；
其中，所述的显示单元，
包括主处理器，所述主处理器为增强型单片机；
无线传感网通讯接口，无线传感网络为TI CC2530无线SOC，在ZIGBEE网络中作为协调器角色，接收终端节点上传的采集数据，也可以实现控制数据的下发；
显示模块，采用TFT显示屏；
USB通讯，使用主流USB接口芯片；
扩展接口，主处理器具有最多44个通用IO口，所有未使用接口通过扩展接口引出，可以作为开发平台,方便实现网络通讯、SD卡读写等扩展功能；
所述的采集终端，
包括主处理器，使用TI CC2530，实现与显示单元的ZIGBEE无线传输；
和扩展接口。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统，其特征在于，该系统还包括扩展功能模块，通过连接显示单元的USB接口，连接于扩展功能模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统，其特征在于，所述的显示单元，还包括供电回路、键盘模块、LED显示模块和蜂鸣器中的一类或多类。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统，其特征在于，所述的采集终端，还包括供电回路、键盘模块、LED显示模块、传感器和蜂鸣器中的一类或多类。
5.根据权利要求2所述的一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统，其特征在于，所述扩展功能包括与显示单元的USB接口匹配连接的USB接口，和本地实时监控服务器，和网络连接的WEB在线监控系统。
6.根据权利要求1所述的一种基于ZIGBEE无线传输的智能仪表实训构建系统，其特征在于，所述的显示单元，包括主处理器，所述主处理器为增强型单片机；
其中，所述增强型单片机采用增强型51单片机STC12LE5A60S2。
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