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基于ZigBee技术的油田示功参数监控系统

作者:时间:2009-11-24来源:网络收藏

5 软件设计
软件部分由监控中心、协调器通信、路由通信、数据采集终端RF模块中的收发模块通信、系统初始化程序(如图6所示)和信息采集终端等程序模块组成。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/157760.htm

监控中心程序负责对整个网络的管理与控制,包括无线传感器节点的MCU、RF收发、数据采集、状态检测、数据处理、以及对连接到节点的设备的控制(主程序如图7所示);ZigBee无线通信模块程序负责数据无线收发,包括RF和基带两部分,前者提供数据通信的空中接口,后者提供链路的物理信道和数据分组;ZigBee路由器及协调器通信程序负责链路管理与控制,执行基带通信协议和相关处理过程,包括建立链接、频率选择、链路类型支持、媒体接入控制、功率模式和安全算法等。采集终端程序及协调器程序分别如图8、9所示。

软件设计分数据采集、数据信息传递和监控中心三个层次,其运行于数据采集和信息传递之间的程序采用C++Builder6.0或汇编语言实现控制程序语言编写,经过ARM编译系统生成执行程序。监控中心软件由Vi sualBasic6.0开发,数据采用SQLServer数据库存储。IEEE802.15.4/ZigBee开发系统采用无线谷C51RF-3-ZMD2。软件采用结构化设计,便于完善和维护,同时做到界面美观,操作简便。


6 系统低功耗设计
在ZigBee的网络节点中,只有考虑到MCU的功耗问题,才能真正做到节能降耗,ZigBee低功耗特点才能凸显出来。CC2420在睡眠模式,发射功率只有10mW。发射模式下电流消耗为17mA,接收模式下为15mA,睡眠模式下为0.7 μ A。其设备可大多时间进入睡眠状态,周期性醒来。睡眠模式下,收发电路关闭,极大限度减少功耗,醒来时通过检查信道,与协调器同步,发送或接收数据。ARM芯片支持两种节电模式:空闲模式和掉电模式。掉电模式,振荡器关闭,处理器状态和寄存器、外设存器及内部SRAM值被保持。复位或特定的不需要时钟仍能工作的中断,可终止掉电模式并使芯片恢复正常运行。
本文通过软件控制,ARM芯片与CC2420间歇性地工作在接收状态。不接收数据时,芯片CC2420处于睡眠模式,ARM芯片处于掉电模式(功耗几乎为零),可大大减少系统的功耗。MCU通过外部中断(CC2420的32kHz晶振的休眠模式定时器产生的外部中断EINT3,15引脚)退出掉电模式,继续工作。从而延长电池寿命,达到节能目的。


7 结束语
ZigBee是一种结构简单、低功耗、低数据速率、低成本、高可靠性的双向微功率网格式无线接入。集成了计算机、传感器技术、无线宽带通信技术、数字控制技术等诸多学科的技术。ZigBee技术与ARM技术结合使用,实现了信号传输的无线化,频谱利用高效化,生产信息化。在当今频谱资源日益紧张,组网成本居高不下的情况下,深入研究ZigBee WSN具有深远的意义。


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