基于Cortex—M的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題題 目目 基于 CortexM0 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)學(xué)學(xué) 生生 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 年年 級(jí)級(jí) 專專 業(yè)業(yè) 電子信息工程二級(jí)學(xué)院二級(jí)學(xué)院 信息工程學(xué)院信息工程學(xué)院2015 年 5 月 鄭重聲明鄭重聲明本人的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是在指導(dǎo)教師 的指導(dǎo)下獨(dú)立撰寫完成的。如有剽竊、抄襲、造假等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和侵權(quán)的行為，本人愿意承擔(dān)由此產(chǎn)生的各種后果，直至法律責(zé)任，并愿意通過網(wǎng)絡(luò)接受公眾的監(jiān)督。特此鄭重聲明。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者（簽名）： 年 月 日I基于 Cortex-M0 的信息采集系統(tǒng)摘要隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在我們的生活中占據(jù)越來越

2、重要的地位，不管是農(nóng)業(yè)，工業(yè)，還是其他行業(yè)，特別是在環(huán)境監(jiān)測(cè)中最為明顯。基于Zigbee 的無線通信技術(shù)發(fā)揮其重要的作用，對(duì)于少量數(shù)據(jù)傳輸來該技術(shù)效率是很高的。我們需要一個(gè)完整的系統(tǒng)來滿足人們的需求，而不是一個(gè)單獨(dú)的模塊。市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)很激勵(lì)，想要立于不敗之地就得讓我們的產(chǎn)品簡(jiǎn)單易用，價(jià)格低，性能可靠。本課題主控制處理器選擇了 FS_11C14(以下簡(jiǎn)稱 M0 終端)。微處理器 M0 的外圍硬件設(shè)備能完成數(shù)據(jù)采集重任，包括溫度，濕度，光照，RIAD 刷卡記錄等，并且通過 Zigbee無線模塊發(fā)送獲取的實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)到 A8 服務(wù)器。與此同時(shí)，單個(gè)采集節(jié)點(diǎn)還通過 Zigbee技術(shù)建立信息采集網(wǎng)，采集

3、節(jié)點(diǎn)之間還可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的查看，接收和發(fā)送。通過這種方式，我們就可以同時(shí)對(duì)多個(gè)不同的環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)了，初步實(shí)現(xiàn)了智能化。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：FS_11C14 CortexM0 Zigbee 數(shù)據(jù)保存 無線發(fā)送IIData Collection Systems Research Based On CortexM0Yang Zhengui Directed by Engineer Yang Shengli ABSTRACT With the current rapid development of science and technology, wireless data transmission tec

4、hnology occupy an increasingly important position in our lives, whether it is agriculture, industry, or other industries, particularly in the environmental monitoring is the most obvious. Wireless communications technology that based on the Zigbee to play an important role, The efficiency of technic

5、al is very high for a small amount of data transmission. We need a complete system to meet peoples needs, rather than a separate module. Competition in the market is very excited and want to be invincible have to make our products easy to use, low cost, reliable performance. The subject research mas

6、ter control processor selected FS_11C14 (hereinafter referred to as M0 terminal). M0 microprocessor peripheral hardware to complete the task of data collection, including temperature, humidity, light, RIAD credit card records and so on, and sends real-time environmental data to A8 server by Zigbee w

7、ireless module. At the same time, a single collection node also established information collection network by Zigbee technology. Collected data of between nodes can be to view, receive and transmit. In this way, we can simultaneously detect multiple different environments, the initial realization of

8、 the intelligent.KEY WORDS： FS_11C14 CortexM0 Zigbee Save the data Wireless transmissionIII目目 錄錄摘要.I目錄 .III前言 .11 背景介紹 .21.1 選題背景 .21.2 研究的目的及其意義 .22 設(shè)計(jì)要求 .32.1 系統(tǒng)功能 .32.2 基本參數(shù) .32.2.1 Cortex-M0 終端.32.2.2 Zigbee 模塊 ZIC2410.42.2.3 RFID 信息采集 CY14443/SPI.43 方案論證 .53.1 數(shù)據(jù)采集方案 .53.2 數(shù)據(jù)傳輸方案 .63.3 數(shù)據(jù)保存方案 .

9、73.4 主控制處理器的選取 .74 系統(tǒng)硬件架構(gòu) .74.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) .74.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .84.2.1 主控制處理器 .84.2.2 Zigbee 模塊 ZICM2410 芯片電路設(shè)計(jì) .94.2.3 CY14443 射頻電路設(shè)計(jì).104.2.4 溫濕度模塊電路設(shè)計(jì) .114.2.5 光照傳感器 ISL29003 模塊電路設(shè)計(jì) .125 系統(tǒng)軟件建構(gòu) .125.1 開發(fā)環(huán)境搭建 .125.2 軟件整體設(shè)計(jì) .145.3 主要模塊程序的設(shè)計(jì) .155.3.1 相關(guān)數(shù)據(jù)采集模塊 .155.3.2 無線傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn) .16IV5.3.3 無線傳輸程序設(shè)計(jì) .175.3.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

10、 .185.4 數(shù)據(jù)處理模塊 .185.5 設(shè)計(jì)運(yùn)行結(jié)果展示 .206 Qt 用戶界面設(shè)計(jì) .207 測(cè)試 .22結(jié)論 .24參考文獻(xiàn) .25致謝 .27附錄 .281前言言本設(shè)計(jì)所運(yùn)用的是基于 LPC11C14 內(nèi)核的 ARM CortexM0 處理器，它是一個(gè)低功耗，低成本，最高工作頻率 50MHz（實(shí)際工作頻率 48MHz），32 位的 3 級(jí)流水線 RISC 處理器，CortexM0 屬于 ARMv6-M 架構(gòu)，包括 1 顆專為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的 ARM 核、可選的喚醒中斷控制器 WIC、緊耦合的可嵌套中斷微控制器 NVIC，對(duì)外提供了基于 AMBA 結(jié)構(gòu)的 AHB-lite 總線和基

11、于 CoreSight 技術(shù)的 SWD 或 JTAG 調(diào)試接口。具有全新的硬件除錯(cuò)單元，很強(qiáng)的的抗干擾能力。本設(shè)計(jì)結(jié)合了 Zigbee 技術(shù)，通訊技術(shù)，傳感器技術(shù)。整個(gè)系統(tǒng)能全天 24 小時(shí)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理，M0 終端負(fù)責(zé)主要的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，包括溫度，濕度，光照，RIAD 刷卡記錄，Zigbee 接收發(fā)送數(shù)據(jù)。并且顯示的 OLED 屏上和數(shù)據(jù)打包發(fā)送到 A8 服務(wù)器。在開發(fā)的過程中采用開測(cè)試的方法對(duì)設(shè)計(jì)中的各個(gè)功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括：（1）鏡像燒寫：實(shí)現(xiàn) FS_11C14 平臺(tái)開發(fā)燒寫鏡像；（2）Zigbee 技術(shù)實(shí)驗(yàn)：Zigbee 模塊數(shù)據(jù)的獲得與處理；（3）R

12、FID FS_RF522 實(shí)驗(yàn)：射頻識(shí)別刷卡獲取物品的信息；（4）溫濕度傳感器實(shí)驗(yàn)：溫濕度傳感器 DHT11 數(shù)據(jù)獲??；（5）光線傳感器實(shí)驗(yàn)：光照傳感器 ISL29003 數(shù)據(jù)獲?。唬?）GUI 圖形界面應(yīng)用程序?qū)嶒?yàn)：實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)中所設(shè)計(jì)的各個(gè)功能。預(yù)計(jì)按著時(shí)間計(jì)劃和目標(biāo)進(jìn)度能完成基于 CortexM0 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。21 背景介紹1.1 選題背景隨著現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人類的生活，工作與環(huán)境密不可分，因此隨時(shí)掌握環(huán)境信息非常重要，特別是在工業(yè)，農(nóng)業(yè)方面，多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)都需要在特定環(huán)境下才能進(jìn)行，農(nóng)作物對(duì)光照，其所生長(zhǎng)環(huán)境的溫濕度的需求等，所以環(huán)境檢測(cè)是必不可少的重要環(huán)節(jié)。無線數(shù)

13、據(jù)傳輸技術(shù)在我們的生活中占據(jù)越來越重要的地位，不管是農(nóng)業(yè)，工業(yè)，還是其他行業(yè)，其讓人們生活更加方便。特別是在環(huán)境監(jiān)測(cè)中最為明顯；基于 Zigbee 的無線通信技術(shù)發(fā)揮其重要的作用，對(duì)于少量數(shù)據(jù)傳輸來該技術(shù)效率是很高的。我們需要一個(gè)完整的系統(tǒng)來滿足人們的需求，而不是一個(gè)單獨(dú)的模塊。市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)很激勵(lì)，想要立于不敗之地就得讓我們的產(chǎn)品簡(jiǎn)單易用，價(jià)格低，性能可靠，這樣的產(chǎn)品才有競(jìng)爭(zhēng)力。也正因如此，本課題就應(yīng)運(yùn)而生了。在該課題中，Cortex-M0 開發(fā)板作為主控制器對(duì)無線環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、發(fā)送、顯示和接收，并且實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上。傳感器采用 ISL29003 光照傳感器、DHT1

14、1 溫度傳感器、MMA7455L 三重重力傳感器和 CY-14443A-P/SPI RFID 讀卡器；近距離 Zigbee 無線傳輸方案對(duì)多數(shù)據(jù)（溫度、濕度、光照、三重重力）采集后數(shù)據(jù)傳輸提供方、高效的傳輸。1.2 研究的目的及其意義無線線路傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代的獨(dú)立分布傳感器網(wǎng)絡(luò)，由節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)構(gòu)成。并且得到非常廣泛的應(yīng)用，它的發(fā)展和應(yīng)用，將帶來對(duì)人類生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，各傳感器節(jié)點(diǎn)收集外界溫度，聲音，振動(dòng)等物理信息。獨(dú)立節(jié)點(diǎn)之間經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，在同一時(shí)間每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以接收來自其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并且最終將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)。管理者可

15、以從網(wǎng)關(guān)獲取數(shù)據(jù)，查看歷史數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)分析。典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)包括：微處理器（Cortex-M0）、傳感器接口（溫濕度、關(guān)照、三重重力）、ADC、電源以及無線收發(fā)裝置。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與成熟，其在倉儲(chǔ)與物流中的應(yīng)用將成為現(xiàn)實(shí)。無線環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以定義為一個(gè)過程或者一個(gè)系統(tǒng)?；?Cortex-M0 開發(fā)板、Zigbee 無線收發(fā)模塊、多種傳感器和 OLED 顯示等模塊按邏輯功能結(jié)合在一起，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境中溫度、濕度和光照的變化并實(shí)時(shí)顯示出來。無線頻率信息采集系統(tǒng)提供準(zhǔn)確性和及時(shí)性很強(qiáng)的信息采集技術(shù)，其在倉庫中應(yīng)用最多的是使用倉庫貨物信息采集。通3過終端將指令傳遞給管

16、理員，并接受管理員傳回的信息。個(gè)采集結(jié)點(diǎn)利用 Zigbee 組建的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)控制功能，實(shí)現(xiàn)了信息采集系統(tǒng)的無線化，數(shù)字化，智能化。2 設(shè)計(jì)要求通過設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠全天 24 小時(shí)對(duì)環(huán)境參量實(shí)施監(jiān)測(cè)，本無線環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有傳感器系統(tǒng)智能化、無線化、數(shù)字化的優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)?shí)際環(huán)境參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量且能可靠傳輸，并且達(dá)到了預(yù)期效果。與此同時(shí)將各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)通過Zigbee 技術(shù)建立信息采集網(wǎng)。用戶可直接在監(jiān)控室查詢數(shù)據(jù)歷史記錄，也可向各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)發(fā)送查詢命令，查詢當(dāng)前數(shù)據(jù)信息。2.1 系統(tǒng)功能根據(jù)任務(wù)需求分析本課題設(shè)計(jì)的采集系統(tǒng)有如下功能：對(duì)于環(huán)境信息采集(溫度、濕度、光照、RFID

17、識(shí)別)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集；同樣采集一些輔助信息，包括：電池電量、Axis_3三軸加速度，這些采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理打包一并發(fā)送給服務(wù)器端(Cortex-A8)，再由服務(wù)器產(chǎn)生相應(yīng)的指令發(fā)回給終端(Cortex-M0)；這些基本信息可以在供服務(wù)器端查看，還并且在終端上做了簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)顯示，運(yùn)行狀態(tài)顯示；考慮到了服務(wù)器與終端的交互安全性問題，正常情況下終端是由服務(wù)器全部控制的，當(dāng)可能的意外出現(xiàn)，服務(wù)器無法控制終端進(jìn)行環(huán)境異常報(bào)警時(shí)，終端在設(shè)定的時(shí)間之后自動(dòng)切換到自制模式，這時(shí)終端進(jìn)行自我環(huán)境異常檢測(cè)，環(huán)境出現(xiàn)異常時(shí)打開蜂鳴器報(bào)警。2.2 基本參數(shù)2.2.1 Cortex-M0 終端（1）處理器 LPC11C

18、14，主頻最高 50MHz，外接 12MHz 晶體，實(shí)際工作 48MHz；（2）1 個(gè) MCU 片上 UART 接口，通過板上 USB 轉(zhuǎn)換后可與 PC 或其它裝置；（3）2 個(gè)擴(kuò)展 UART 接口；（4）1 個(gè) CAN 總線接口；（5）1 個(gè) RS-485/RS-422 可選雙功能接口；（6）2 路 ADC 輸入；（7）1 個(gè) 128x64 點(diǎn)陣 OLED 雙色（黃和藍(lán)）顯示屏；4（8）1 個(gè)八段 LED 數(shù)碼管；2 個(gè) LED 燈；（9）傳感器：1 個(gè)溫濕度傳感器；1 個(gè)三軸加速度傳感器；1 個(gè)光敏傳感器；1 個(gè)蜂鳴器；（10）1 個(gè)可控電風(fēng)扇；（11）1 個(gè) RFID 模塊；（12）按鍵

19、：1 個(gè)復(fù)位鍵（Reset）；1 個(gè)可控制四個(gè)方向和確定功能的五向搖桿鍵；1 個(gè)功能鍵（Esc）。2.2.2 Zigbee 模塊 ZIC2410（1）頻率：250kbps（標(biāo)準(zhǔn) Zigbee 速率）、500kpbs 和 1Mbps；（2）16 條射頻通道；（3）Zigbee 模塊工作電壓：5V（4）支持超出 1 千米的傳送范圍；AES128 位加密；符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。2.2.3 RFID 信息采集 CY14443/SPI（1）通訊速率不大于 3Mbps，MSB 在前，上升沿采樣；（2）通信命令格式為：前導(dǎo)頭通訊長(zhǎng)度命令字?jǐn)?shù)據(jù)域校驗(yàn)碼；（3）前導(dǎo)頭：0 xAA0 xBB 兩個(gè)字節(jié)，若數(shù)據(jù)域中

20、也包含 0 xAA 那么緊隨其后為數(shù)據(jù)0，但是長(zhǎng)度字不增加。（4）信息長(zhǎng)度：指明去掉前導(dǎo)頭之外的通訊幀所有字節(jié)數(shù)(含通訊長(zhǎng)度字節(jié)本身)；（5）命令字：為用戶提供各種可用的操作命令；（6）校驗(yàn)碼：去掉前導(dǎo)頭和校驗(yàn)碼字節(jié)后，再取通訊幀所含字節(jié)的異或值。圖 2-1 M0 板硬件圖53 方案論證3.1 數(shù)據(jù)采集方案本設(shè)計(jì)主要的數(shù)據(jù)采集方案如下：（1）溫濕度采集方案：DHT10 數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感器技術(shù)，該傳感器模塊包括一個(gè) NTC 測(cè)溫元件，一個(gè)電阻式感濕元件。它具有成本低，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。（2）光照采

21、集方案：本設(shè)計(jì)對(duì)光照的采集使用光照傳感器 ISL29003 進(jìn)行采集，該傳感器光照強(qiáng)度可從 1lux 調(diào)節(jié)到 100,000lux 的光照強(qiáng)度，適合該設(shè)計(jì)要求。與此同時(shí)，為了減少光電二極管在光照較弱的環(huán)境下輸出讀數(shù)的現(xiàn)象，該傳感器表面用金屬覆蓋。（3）物品信息采集方案：利用 CY14443 射頻模塊進(jìn)行采集，該芯片特點(diǎn)如下：采用0.6 微米 CMOS EEPROM 工藝；基于 ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)的非接觸卡讀卡機(jī)專用芯片；有特定的工作模式和安全性。CY14443 特別適用于 ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)下計(jì)費(fèi)系統(tǒng)或身份識(shí)別系統(tǒng)的讀卡器的應(yīng)用。在數(shù)據(jù)采集的方案中，蜂鳴器和風(fēng)扇的狀態(tài)由環(huán)境的實(shí)際狀況進(jìn)

22、行設(shè)定，例如：當(dāng)環(huán)境溫度高于我們?cè)O(shè)定的上限時(shí)，此時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，風(fēng)扇使能。如果一切正常，則蜂鳴器和風(fēng)扇都處于非使能狀態(tài)，三軸加速作為輔助的信息利用。獲取的數(shù)據(jù)主要有光度、溫濕度、三重加速度、蜂鳴器、風(fēng)扇的狀態(tài)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體描述如下表。表 3-1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體名成員類型成員名功能描述unsigned chargoods_type物品類型storage_goods_infounsigned intgoods_count物品數(shù)量storage_status倉庫開關(guān)狀態(tài)led_status倉庫 LED 狀態(tài)buzzer_status倉庫 Buzzer 狀態(tài)fan_status倉庫風(fēng)扇狀態(tài)unsign

23、ed charseg_status倉庫數(shù)碼管狀態(tài)xystorage_infosigned charz倉庫采集端三軸狀態(tài)6charsamplingTime20采集數(shù)據(jù)的時(shí)間temperature倉庫當(dāng)前溫度temperatureMAX倉庫溫度上限temperatureMIN倉庫溫度下限humidity倉庫當(dāng)前濕度humidityMAX倉庫濕度上限humidityMIN倉庫濕度下限illumination倉庫當(dāng)前光照illuminationMAX倉庫光照上限floatilluminationMIN倉庫光照下限storage_goods_infogoods_infoGOODS_NUM采集貨物信息en

24、v_info_clien_addrstorage_info storage_noSTORAGE_NUM所以倉庫實(shí)時(shí)信息inttable_select_maskenv_operation_masktable_operation_maskstorage_nogoods_operation_masktypes消息隊(duì)列里的消息類型longmsgtype區(qū)別消息的類型msgunsigned chartextQUEUE_MSG_LEN消息正文長(zhǎng)度3.2 數(shù)據(jù)傳輸方案在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要數(shù)據(jù)采用無線通信的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，采用了 Zigbee 對(duì)于所采集到的環(huán)境信息和物品信息傳輸?shù)姆桨浮igbee：ZI

25、CM2410 模塊遵循 Zigbee 國(guó)際的 IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)，其特點(diǎn)如下：低功耗，低速率，網(wǎng)絡(luò)路由功能強(qiáng)大，自恢復(fù)及冗余性能優(yōu)異，高可靠性等。每個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不僅本身可以作為監(jiān)控對(duì)象，還可以自動(dòng)中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過來的數(shù)據(jù)資料。除此之外，每一個(gè) Zigbee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(FFD)還可在自己信號(hào)覆蓋的范圍內(nèi)，和多個(gè)不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)7信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點(diǎn)(RFD)無線連接。因此，利用 Zigbee 作為本設(shè)計(jì)的傳輸方案，用來實(shí)現(xiàn) M0 終端采集數(shù)據(jù)的傳輸，并且完成多點(diǎn)同時(shí)監(jiān)控，個(gè)節(jié)點(diǎn)可以相互控制的功能。3.3 數(shù)據(jù)保存方案前端 M0 采集的數(shù)據(jù)保存方案：采用數(shù)據(jù)庫 sql

26、ite3。其優(yōu)點(diǎn)是其不需要任何數(shù)據(jù)庫引擎，使用者不用安裝數(shù)據(jù)庫就可以用 sqlite 來保存本設(shè)計(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)，溫濕度，光照，物品信息等等，因此該系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫 sqlite3。3.4 主控制處理器的選取主控制處理器選擇了 NXP Semiconductors 的 LPC11C14?；?ARM Cortex-M0 內(nèi)核的 LPC11C14 是 ARM Cortex-M0 系列低功耗、低成本、的 32 位處理器，并且相比其它的ARM 內(nèi)核處理器主頻低的多，它的最高主頻可以工作到 50MHz。其在保證功能完善的情況下所需的功耗是相當(dāng)?shù)偷?。處理?shù)據(jù)的速度快，功耗低，抗干擾能力強(qiáng)，因此本設(shè)計(jì)采用了 C

27、ortex-M0 作為數(shù)據(jù)采集終端。4 系統(tǒng)硬件架構(gòu)4.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)M0 終端負(fù)責(zé)對(duì)當(dāng)前環(huán)境信息(溫度、濕度、光照等)進(jìn)行采集，初步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理打包并通過無線通信設(shè)備 Zigbee 發(fā)送給 Cortex-A8(以下簡(jiǎn)稱 A8 服務(wù)器)，A8 服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后給 M0 終端發(fā)送指令實(shí)時(shí)響應(yīng)各種操作。該系統(tǒng)的相關(guān)信息主要包括溫濕度、光感度、三軸加速度、風(fēng)扇、蜂鳴器、LED 燈、數(shù)碼管顯示、M0 終端液晶屏顯示、以及物品相關(guān)信息。數(shù)據(jù)采集終端 M0 與 A8 服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互采用的 Zigbee 無線通信設(shè)備，Zigbee與 M0 終端之間的銜接采用的是串行外設(shè)接口(SPI) 總線、U

28、ART 轉(zhuǎn) USB（PL2303HX 芯片）。該設(shè)備具有功耗低、低速率、低本低、高可靠性、自恢復(fù)及冗余性能優(yōu)異、網(wǎng)絡(luò)路由功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，并且具有良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，適合本設(shè)計(jì)的要求。多個(gè) Zigbee節(jié)點(diǎn)便于組成無線通信網(wǎng)。8圖 4-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖4.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，所涉及到的硬件設(shè)計(jì)包括：DHT10 數(shù)字溫濕度傳感器電路設(shè)計(jì)，ISL29003 光照傳感器電路設(shè)計(jì)，Zigbee 無線通信設(shè)備 ZICM2410 電路設(shè)計(jì)以及 CY14443射頻模塊電路設(shè)計(jì)。4.2.1 主控制處理器本設(shè)計(jì)中主控制處理器選擇了 NXP Semiconductors 的 LPC11C14 基于 ARM

29、Cortex-M0 內(nèi)核的 LPC11C14，它是一個(gè)低功耗，低成本，最高工作頻率 50MHz（實(shí)際工作頻率48MHz），32 位的 3 級(jí)流水線 RISC 處理器，CortexM0 屬于 ARMv6-M 架構(gòu)，1 顆專為嵌入式應(yīng)用而設(shè)計(jì)的 ARM 核、可選的喚醒中斷控制器 WIC、緊耦合的可嵌套中斷微控制器 NVIC，還有基于 AMBA 結(jié)構(gòu)的 AHB-lite 總線和基于 CoreSight 技術(shù)的 SWD 或 JTAG調(diào)試接口，增加其擴(kuò)展性能。具有全新的硬件除錯(cuò)單元，很強(qiáng)的的抗干擾能力。9圖 4-2 LPC11C14 引腳圖4.2.2 Zigbee 模塊 ZICM2410 芯片電路設(shè)計(jì)本

30、設(shè)計(jì)采用 Zigbee 進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸，芯片選擇了 ZIC2410，其作為兼容 Zigbee 的核心硬件處理芯片，在完成無線通信、Zigbee 組網(wǎng)，數(shù)據(jù)收發(fā)及處理，等運(yùn)行中，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其內(nèi)核芯片 ZIC2410 遵從 Zigbee 規(guī)范和 IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)真正的單芯片解決方案，包括一個(gè)含有基帶 modem 的射頻收發(fā)器、硬連線的 MAC 和內(nèi)嵌 8051 內(nèi)核的微控制器（帶有內(nèi)部 Flash 存儲(chǔ)器）。根據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，精選最常用的片內(nèi)外設(shè)，包括多個(gè)通用 I/O 引腳、定時(shí)器、UART，SPI 等，獨(dú)有的 IIS/SPI/UART 輸入輸出接口，結(jié)合其擴(kuò)展的

31、500kbps 或 1Mbps 的無線傳輸數(shù)率，可以滿足廣大的無線應(yīng)用。模塊的高度集成極大的簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)、降低了功耗，節(jié)約了整個(gè)系統(tǒng)的成本。10圖 4-3 ZICM2410 原理圖4.2.3 CY14443 射頻電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)射頻識(shí)別模塊采用 CY-14443A 系列射頻讀寫模塊，是非接觸卡類型芯片，該芯片支持 ISO14443 typeA 協(xié)議和 MIFARE 標(biāo)準(zhǔn)的加密算法，遵從 ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)，采用0.6 微米 CMOS EEPROM 工藝。芯片內(nèi)部高度集成了模擬調(diào)制解調(diào)電路，只需最少量的外圍電路就可以工作，支持 UART 接口(-C)，IIC 接口(-U)，或者 SPI 接口(-

32、P),數(shù)字電路具有 TTL、CMOS 兩種電壓工作模式。特別適用于 ISO14443 標(biāo)準(zhǔn)下計(jì)費(fèi)系統(tǒng)或身份識(shí)別系統(tǒng)的讀卡器的應(yīng)用。圖 4-4 CY14443/SPI 原理圖11圖 4-5 CY14443 射頻模塊工作時(shí)序圖4.2.4 溫濕度模塊電路設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，測(cè)溫模塊的主要器件選取的是 DHT10 數(shù)字溫濕度傳感器，它是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感器技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè) NTC 測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能 8 位單片機(jī)相連接。它具有成本低，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。采

33、用簡(jiǎn)化的單總線通信，主機(jī)通過特定的時(shí)序?qū)ζ溥M(jìn)行訪問，一次傳送給主機(jī) 40 位數(shù)據(jù)，高位先出，其數(shù)據(jù)格式如下。表 4-1 通信數(shù)據(jù)據(jù)格式數(shù)據(jù)位39-3231-2423-1615-87-0含義溫度整數(shù)數(shù)據(jù)溫度小數(shù)數(shù)據(jù)濕度整數(shù)數(shù)據(jù)濕度小數(shù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)位圖 4-6 DHT11原理圖124.2.5 光照傳感器 ISL29003 模塊電路設(shè)計(jì)本課題光照數(shù)據(jù)采集選擇 ISL29003，該傳感器是一種集成光傳感器，內(nèi)置的整合型ADC 和標(biāo)準(zhǔn) IIC 接口，該設(shè)備能夠采集周圍光照強(qiáng)度 lux 轉(zhuǎn)化為數(shù)字量通過 IIC 輸出采集信息，傳感器光照強(qiáng)度可從 1lux 調(diào)節(jié)到 100,000lux 的光照強(qiáng)度，ADC 具有

34、高達(dá) 15-bit 有效分解.該傳感器被金屬覆蓋，以減少光電二極管在光照較弱的環(huán)境下輸出讀數(shù)的效果，可顯示低光度 lux 的功能。圖 4-7 ISL29003 原理5 系統(tǒng)軟件建構(gòu)5.1 開發(fā)環(huán)境搭建搭建基本的環(huán)境，包括 Keil，Colink 仿真器配置工具，CoMDKPlugin 插件，嵌入式IAR Embedded Workbench IDE 提供一個(gè)框架，任何可用的工具都可以完整地嵌入其中，Zigbee 工具的安裝。其中 Keil 軟件作為主要的工具，為測(cè)試的模塊提供編譯，下載等條件。（1）Keil 環(huán)境搭建：keil uvision4 是一款具有強(qiáng)大內(nèi)置編輯器的多內(nèi)核編譯調(diào)試環(huán)境，k

35、eil uvision4 具有靈活的窗口管理系統(tǒng),支持多臺(tái)監(jiān)視器，開發(fā)人員可以完全控制任何地方。 keil uvision4 可以完成從工程建立和管理、編譯、鏈接以及目標(biāo)代碼的生成，到硬件仿真(掛接仿真器等硬件)、軟件仿真等完整的開發(fā)流程，并且支持多種微控制器，例如8051、ARM、AVR 等等。keil uvision4 集成開發(fā)環(huán)境包括代碼編輯器、工程管理器、編譯工具鏈、外部工具和源碼級(jí)調(diào)試器等。keil uvision4 主界面如下圖所示。13圖 5-1 keiluv4 主界面（2）IAR Embedded Workbench IDE 搭建：8 位、16 位以及 32 位的微處理器和微控

36、制器都用使用嵌入式 IAR Embedded Workbench 適用，它為用戶提供項(xiàng)目需要的開發(fā)環(huán)境。其開發(fā)環(huán)境具有易學(xué)和具有最大量代碼繼承能力的特點(diǎn)，以及對(duì)大多數(shù)和特殊目標(biāo)的支持。通過 IAR 工具，用戶可以大大節(jié)省工作時(shí)間提高用戶的工作效率。實(shí)現(xiàn)“不同架構(gòu)，同一解決方案”的理念。點(diǎn)擊該軟件安裝，進(jìn)入安裝界面如下圖。并選擇綠色標(biāo)記的選項(xiàng)，按照提示完成安裝。圖 5-2 IAR 安裝界面其他工具的安裝都根據(jù)相關(guān)的提示進(jìn)行操作，至此軟件環(huán)境和工具安裝完成。145.2 軟件整體設(shè)計(jì)在整體軟件設(shè)計(jì)采用 C 語言編寫, 實(shí)現(xiàn) Cortex-M0 的各項(xiàng)功能。編程的程序包括：初始化程序、主程序、定時(shí)中斷

37、服務(wù)程序、各子程序模塊等。采用模塊化結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)按照一定的邏輯來編寫，主要目的是為了方便程序調(diào)試和提高可靠性。本系統(tǒng)主要分為：前端數(shù)據(jù)中心(A8)和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端(M0)。具體過程為。（1）M0 終端全天 24 小時(shí)采集溫度、濕度、光感數(shù)據(jù)等環(huán)境參數(shù)，記錄物品刷卡信息；（2）無用 Zigbee 無線通信方式把采集到的環(huán)境相關(guān)數(shù)據(jù)和物品信息發(fā)送給 A8 服務(wù)器；（3）數(shù)據(jù)接收由 A8 的 M0 線程負(fù)責(zé)，并激活數(shù)據(jù)庫線程對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相應(yīng)的處理，再根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行判斷處理進(jìn)行如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，則進(jìn)行報(bào)警；（4）通過 Zigbee 技術(shù)建立信息采集網(wǎng)。用戶可查詢數(shù)據(jù)歷史記錄，也可向各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)發(fā)送

38、查詢命令，查詢當(dāng)前數(shù)據(jù)信息。Cortex-M0初始化數(shù)據(jù)是否有效打包數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)ZigBee發(fā)送數(shù)據(jù)溫度、濕度、光度、三軸加速度、電量、ADC主程序（while）YES拆包數(shù)據(jù)采集磁卡數(shù)據(jù)YES數(shù)據(jù)是否有效YESYES關(guān)閉M0自動(dòng)控制，改為A8-M0控制風(fēng)扇蜂鳴器LED數(shù)碼管不同命令控制不同設(shè)備ZigBee接收數(shù)據(jù)中斷M0自動(dòng)控制打開M0自動(dòng)控制且數(shù)據(jù)有效風(fēng)扇蜂鳴器不同命令控制不同設(shè)備YESNONONOYES輪詢刷卡圖 5-3 主要流程圖155.3 主要模塊程序的設(shè)計(jì)5.3.1 相關(guān)數(shù)據(jù)采集模塊基于本設(shè)計(jì)的要求，采集的數(shù)據(jù)主要有光度、溫濕度、三重加速度、蜂鳴器、風(fēng)扇的狀態(tài)。物品相應(yīng)信息等等。調(diào)

39、用讀溫濕度的接口函數(shù) Read_Temp_Hum(temp, hum)。調(diào)用讀光強(qiáng)的接口函數(shù) light_read()，調(diào)用讀三重加速度的接口函數(shù) acc_read(&x, &y, &z)，讀到數(shù)據(jù)保存數(shù)據(jù)到 x，y，z 中；在讀三重加速度時(shí)，必須要有一個(gè)初始位置作為參考值（也即是要初始化這 3 個(gè)變量），一般都是以水平作為參考值。 #define XOFF 0 #define YOFF 0 #define ZOFF 0讀到的數(shù)據(jù)如下保存。 data.x = x+XOFF; data.y = y+YOFF; data.z = z+ZOFF;部分程序如下，主要程序詳見附錄

40、。我自定義了獲取狀態(tài)：蜂鳴器、風(fēng)扇、led 燈使能為 1，否則為 0；獲取這些狀態(tài)值時(shí)都是在不同代碼段中的下的運(yùn)行獲取。LED 流程圖如圖 5-4 所示.led線程pthread_led()等待喚醒pthread_cond_wait()獲取led模塊掩碼dev_led_mask控制A8板上4個(gè)led開關(guān)Ioctl（dev_led_fd，）信號(hào)喚醒執(zhí)行完畢返回打開設(shè)備文件open圖 5-4 LED 流程圖16（1）環(huán)境結(jié)構(gòu)體包含：數(shù)據(jù)頭，數(shù)據(jù)類型、倉庫號(hào)、溫度、濕度、三軸加速、光度、電量、ADC。struct sendEnvuint8_t head3; /標(biāo)識(shí)位 st:uint8_t type;

41、 /數(shù)據(jù)類型uint8_t snum; /倉庫編號(hào)uint8_t temp2; /溫度uint8_t hum2; /濕度uint8_t x; /三軸信息uint8_t y;uint8_t z;uint32_t ill; /光照uint32_t bet; /電池電量uint32_t adc; /電位器信息;（2）RFID 物品識(shí)別結(jié)構(gòu)體包含：數(shù)據(jù)頭、數(shù)據(jù)類型、I/O、物品編號(hào)、物品數(shù)量。struct sendGoodsuint8_t head3; /標(biāo)識(shí)位 st:uint8_t type; /數(shù)據(jù)類型uint8_t io; /進(jìn)出倉庫uint8_t goodsno; /商品編號(hào)uint8_t g

42、oodsnum; /商品數(shù)量;5.3.2 無線傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)在本設(shè)計(jì)中所選用的無線網(wǎng)絡(luò)是采用的 Zigbee 無線通信協(xié)議，Zigbee 的底層技術(shù)基于 IEEE 802.15.4，即其物理層和媒體訪問控制層直接使用了 IEEE 802.15.4 的定義。它是一種適用遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸、無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)運(yùn)用的技術(shù)。Zigbee 無線通信主要有以下特點(diǎn)：（1）高容量：Zigbee 可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn)，最多可管理 254 個(gè)子節(jié)點(diǎn)；同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理，最多可組成65000 個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)；17（2）功耗低：在低耗電待機(jī)模式下，2 節(jié) 5 號(hào)干電池可支持

43、 1 個(gè)節(jié)點(diǎn)工作 624 個(gè)月，甚至更長(zhǎng)；（3）低速率：Zigbee 可提供 250 kbps(2.4GHz)、40kbps(915 MHz)和 20kbps(868 MHz)的原始數(shù)據(jù)吞吐率，工作速率在 20250kbps 的范圍；（4）短延時(shí)：Zigbee 的響應(yīng)速度較快，15ms 就可以實(shí)現(xiàn)從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換，節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需 30ms，進(jìn)一步節(jié)省了電能；（5）高安全：Zigbee 提供了包括無安全設(shè)定、使用訪問控制清單(Access Control List, ACL)防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES 128)的對(duì)稱密碼的三級(jí)安全模式；（6）低成本：Zigbee 免

44、協(xié)議專利費(fèi)。每塊芯片的價(jià)格大約為十幾塊。5.3.3 無線傳輸程序設(shè)計(jì)獲取要發(fā)送的數(shù)據(jù)(溫濕度、光強(qiáng)強(qiáng)度、三重加速度、風(fēng)扇和 LED 燈的使能狀態(tài))，獲取數(shù)據(jù)主要是調(diào)用相應(yīng)的接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)獲取數(shù)據(jù)，獲取數(shù)據(jù)后，再把獲取數(shù)據(jù)保存到struct Obtain_data 結(jié)構(gòu)體中去，需要把結(jié)構(gòu)體強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成字符形式，即使用（uint8_t *）&data，最后通過 Zigbee_PutChar()函數(shù)發(fā)送；在持續(xù)的發(fā)送數(shù)據(jù)是我們是用了一個(gè)死循環(huán)while(1)，這樣可以實(shí)時(shí)的獲取數(shù)據(jù)并且發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。部分代碼如下：void Send(void)int i;uint8_t *ptr;while(1)

45、Temp_Hum_Test();Axis3_Test();Light_Test();FAN_Test();LED_Test(); /獲取數(shù)值ptr = (uint8_t *)&data;for(i = 0;isizeof(data);i+)Zigbee_PutChar(*(ptr+i);/數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)Zigbee 發(fā)送函數(shù)主要有：Zigbee_PutChar(uint8_t Ch)；18SPI752_PutChar(1, Ch)；SPI752_RegWrite(Channel, SPI752_THR_W, Ch);SPI_UART_CS(0)；SPI_PutGet(1, SPI752_

46、WRITE | (Reg3) | (Channeldata;free (node);pthread_mutex_unlock (&mutex_linklist);if (e = buf.msg_type)getEnvPackage (&buf);else if (r = buf.msg_type)getGoodsPackage (&buf);return 0;205.5 設(shè)計(jì)運(yùn)行結(jié)果展示本設(shè)計(jì)中，M0 終端對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并在其終端上 OLED 屏上的顯示。接M0 實(shí)驗(yàn)開發(fā)板和電腦之間的連線。然后，編譯鏈接程序，把程序通過串口下載到芯片中去，重啟開發(fā)板，全速運(yùn)行，

47、可以在顯示屏上看見采集信息。結(jié)果顯示：(1)液晶屏上顯示的溫度時(shí)刻在變；(2)對(duì)著溫濕度傳感器用口吹起氣，可以看見顯示器上的溫濕度變化；(3)擋住上面的光照時(shí)，顯示無光照，放開之后馬上顯示有光照；(4)溫度超過一定值，蜂鳴器會(huì)叫，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)起來；(5)把實(shí)驗(yàn)板慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，可以看見三重重力值在不斷變化；所以，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這個(gè)數(shù)據(jù)和控制實(shí)驗(yàn)是正確的。圖 5-6 M0 數(shù)據(jù)顯示6 Qt 用戶界面設(shè)計(jì)顯示界面：21顯示 M0 工作狀態(tài)、設(shè)置 M0、設(shè)置環(huán)境變量（點(diǎn)擊可以進(jìn)入進(jìn)行相關(guān)的體驗(yàn)）。圖 6-1 顯示界面點(diǎn)擊顯示 M0 工作狀態(tài)，彈出如下界面。光照、溫度、三軸的環(huán)境信息。圖 6-2 M0 工作狀態(tài)

48、界面如下圖所示。A、點(diǎn)擊風(fēng)速控制就可以控制風(fēng)扇的速率；B、報(bào)警控制 M0 的蜂鳴器；C、M0 LED 控制 M0 的燈；D、FS 210 控制 FS 210 的燈；E、數(shù)碼管的顯示；22圖 6-3 M0 設(shè)置點(diǎn)擊設(shè)置環(huán)境變量，可以控制環(huán)境的上下極限值。（在測(cè)試時(shí)，為了確保實(shí)時(shí)性，每一次從新設(shè)定極限值時(shí)開始生效。）7 測(cè)試本課題軟件測(cè)試部分主要包括：蜂鳴器驅(qū)動(dòng)測(cè)試，溫濕度傳感器測(cè)試，光線傳感器測(cè)試，OLED 測(cè)試，CAN 總線測(cè)試，RS-485-422 通訊測(cè)試，Zigbee 測(cè)試，RFID FS_RF522 測(cè)試，最后整體功能的 Full 測(cè)試。部分實(shí)驗(yàn)效果如下所示。 圖 7-1 Zigbee

49、 數(shù)據(jù)發(fā)送實(shí)驗(yàn) 圖 7-2 溫濕度數(shù)據(jù)采集 圖 7-3 物品信息采集 圖 7-4 光照強(qiáng)度23在操作中出現(xiàn)的錯(cuò)誤：（1）服務(wù)器接收不到前端發(fā)送的數(shù)據(jù)；（2）仿真器無法燒錄入程序；（3）多點(diǎn)采集及相互控制時(shí)沒有反應(yīng)；（4）蜂鳴器在報(bào)警狀態(tài)下不報(bào)警；（5）數(shù)據(jù)顯示格式不正確。解決辦法：（1）Zigbee 模塊程序燒寫時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤，重新燒寫后數(shù)據(jù)傳輸正常；（2）串口號(hào)和波特率設(shè)置出錯(cuò)，把 COM1 改成 COM4，波特率改成 115200 后，程序能正常燒寫；（3）對(duì) Zigbee 的 id 進(jìn)行設(shè)置，改寫了程序中相應(yīng)的變量，能實(shí)現(xiàn)相互接收和控制；（4）檢查代碼，蜂鳴器的使能變量值被固定賦值成 0，按

50、實(shí)際要求改變?cè)撟兞康馁x值方式后，蜂鳴器恢復(fù)正常；（5）程序中緩存有點(diǎn)小，當(dāng)數(shù)據(jù)量比較大時(shí)容易出錯(cuò)，增加緩存后，數(shù)據(jù)顯示格式正確。24結(jié)結(jié)論論本設(shè)計(jì)中主控制處理器選擇了 NXP Semiconductors 的 LPC11C14 基于 ARM Cortex-M0 內(nèi)核的 LPC11C14，是 ARM Cortex-M0 系列低功耗、低成本、的 32 位處理器，最高主頻可以工作到 50MHz。無論在處理數(shù)據(jù)的速度上還是在功耗上，亦或是抗干擾能力上，它完全能夠勝任終端數(shù)據(jù)采集的重任?？赏瑫r(shí)多個(gè) Zigbee 節(jié)點(diǎn)與主機(jī)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；Cortex-M0 數(shù)據(jù)采集端可與 PC 服務(wù)器端和 Cort

51、ex-A8 Linux 服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，兼容性可靠、穩(wěn)定。通過本人的學(xué)習(xí)以及其他同學(xué)和老師的幫助，最終本設(shè)計(jì)得以完成。本設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，傳感器采集溫度、濕度、光照等數(shù)據(jù)，射頻識(shí)別裝置讀取產(chǎn)品入庫信息，所有的數(shù)據(jù)通過 Zigbee 無線傳輸方式進(jìn)行傳輸。將各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)通過 Zigbee 技術(shù)建立信息采集網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)查詢等功能。25參考文獻(xiàn)1 周立功. ARM 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程.北京航空航天大學(xué)出版社. 2010.2 朱文凱, 何嶺松, 丁漢等. 基于 Internet 的嵌入式 Web 傳感器 J. 傳感器技術(shù),2002,8:1-4.3 楊叔子, 史鐵林, 李東曉. 分布式監(jiān)測(cè)

52、診斷系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì) J. 振動(dòng)、測(cè)試與診斷, 1997, 17(1): 1-6.4 NicholsH.M.C., BernardC.B., M.H.Remote. Instrument Diagnosis on the Internet J. IEEE Intelligent System, 1998, (5): 70-76.5 朱文凱, 陶波, 何嶺松. 基于 Internet 的測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化儀器 J. 中國(guó)計(jì)量, 2004,7:53-54.6 李之明, 高玉琢. DELPHI 7 組件經(jīng)典解析 M. 中國(guó)鐵道出版社, 2003. 6.7 飛思科技產(chǎn)品研發(fā)中心. DELPHI 7 組件及

53、分布式應(yīng)用開發(fā) M. 電子工業(yè)出版社, 2003, 1.8 Raghu Ramakrishnan, Johannes Gehrke. DATABASE MANAGEMENT SYSTEMS M. 清華大學(xué)出版社,2002,12.9 David Sceppd. ADO PROGRAM TECHNOLOGY M. 清華大學(xué)出版社, 2001, 1.10 柳樹春. 基于 Web 3-Tier 客戶、服務(wù)器體系的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)與實(shí)現(xiàn) J. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2004. 11 曹軍義, 劉曙光. 基于 Internet 的遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù) J. 2001,6：17-21.12 孫德明, 何正嘉. 快速構(gòu)建基于

54、 Web 的遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng) J. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2003,23：l60-162.13 朱文凱, 陶波, 何嶺松. 基于 Internet 的測(cè)控系統(tǒng) J. 中國(guó)計(jì)量.2004，7： 53-54.14 楊叔子, 史鐵林, 李東曉. 分布式監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì) J. 振動(dòng)、測(cè)試與診斷. 1997,17(l)：l-6.15 凌振寶, 王君, 馬心璐. 一種網(wǎng)絡(luò)測(cè)控模型的研究. 儀表技術(shù)與傳感器. 2003,2：37-38.16 朱文凱 ,陶波, 何嶺松. 基于 Internet 的嵌入式 e-維護(hù)裝置. 測(cè)控技術(shù). 2002,21(6)：17-21.17 朱文凱, 何嶺松, 丁漢等. 基于

55、Internet 的嵌入式 Web 傳感器 J. 傳感器技術(shù). 2002, 8： 1-4.18 譚浩強(qiáng). C 語言程序設(shè)計(jì) M. 北京：清華大學(xué)出版社，2007.19 H.Y.Kanaan, K.AI-Haddad. Modeling and Simulation of DC-DC Power 26Converters In CCM and DCM Using the Switching Functions Approach: Application To the Buck and Cuk Converters C. Power Electronics and Drives Systems,

56、2005 International Conferonce, 2005, 1(16): 468-473. 27致致謝謝本設(shè)計(jì)及論文是在指導(dǎo)老師楊勝利和校內(nèi)指導(dǎo)姜韶軍老師的耐心指導(dǎo)下完成的。首老師淵博的專業(yè)知識(shí)、精益求精的工作作風(fēng)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、誨人不倦的高尚師德、嚴(yán)以律己、寬以待人、樸實(shí)無華、平易近人，這些人格魅力對(duì)我們產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，從軟件部分的大致框架到軟件部分的細(xì)小功能，都是嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘。特別感謝指導(dǎo)教師姜韶軍的指導(dǎo)與督促、親切關(guān)心和諄諄教誨。寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，畢業(yè)論文的完成，同樣也意味著新的學(xué)

57、習(xí)生活的開始俗話說授人以魚不如授人以漁，置身其間，耳濡目染，潛移默化之間，我不僅接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo)，也領(lǐng)會(huì)了對(duì)待知識(shí)，走向社會(huì)的思維方式。是我的一筆寶貴的財(cái)富。在此，謹(jǐn)向楊老師和姜老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！28附附錄錄/* RFID 卡的數(shù)據(jù)讀寫程序*/ RFID 卡的數(shù)據(jù)讀寫程序：#include #include LPC11xx.h#include uart.h#include gpio.h#include rc522.h#include ssp.hMenu_TypeDef menu;uint16_t key, x;uint8_trbuf36, chksum;

58、char buf8;uint32_t i, j;menu.max_numb = 3;menu.numb = 1;menu.title = RFID;menu.item0 = 1.Read Card;/lCD 屏菜單menu.item1 = 2.Write data1;menu.item2 = 3.Write data2;Dis_Menu(menu);GPIOSetDir(PORT2, 8, 0);while(menu.numb)key = KEY_Read();/讀取鍵值switch(key)case KEY_UP:29if(menu.numb 1)menu.numb -;elsemenu.numb = menu.max_numb;Dis_Menu(menu);break;case KEY_DOWN: if(menu.numb menu.max_numb)menu.numb +;elsemenu.numb = 1;Dis_Menu(menu);break;case KEY_SEL:/根據(jù)鍵值選擇是讀卡，還是寫卡switch(menu.numb)case 1:/讀卡printf(rnRFID Read); j = RFID_Ope