物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

武漢華夏理工學(xué)院信息工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告書課程名稱物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)總評(píng)成績(jī)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)學(xué)生專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)教師姓名課程設(shè)計(jì)起止日期２０１一、課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱基于ZigBee合同棧的智能家居控制燈系統(tǒng)二、項(xiàng)目設(shè)計(jì)目的及技術(shù)規(guī)定項(xiàng)目設(shè)計(jì)目的通過(guò)《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠掌握物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)流程、設(shè)計(jì)辦法，使學(xué)生能夠綜合應(yīng)用《無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》、《嵌入式技術(shù)》、《JAVAWEB程序設(shè)計(jì)》《Andriod程序設(shè)計(jì)》、《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》等物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)課程的知識(shí)。規(guī)定學(xué)生通過(guò)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)一步理解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)總體架構(gòu)，掌握物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)辦法，程序開(kāi)發(fā)流程，從而使學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力有較大提高。項(xiàng)目的重要任務(wù)1．設(shè)計(jì)內(nèi)容：課程設(shè)計(jì)題目普通由指導(dǎo)教師提供，也能夠在老師的同意下學(xué)生自己題；4人一組，每組完畢的內(nèi)容不能雷同。設(shè)計(jì)參考題目以下：1）智能家居環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)2）智能家居控制燈系統(tǒng)3）智能農(nóng)業(yè)區(qū)-自動(dòng)澆灌系統(tǒng)2.基本規(guī)定：1）學(xué)會(huì)單片機(jī)的應(yīng)用辦法，開(kāi)發(fā)環(huán)境；2）結(jié)合任務(wù)規(guī)定，完畢系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試，激勵(lì)功效擴(kuò)展和創(chuàng)新；3）會(huì)應(yīng)用protues工具，根據(jù)設(shè)計(jì)的電路，畫電路圖，并運(yùn)用protues進(jìn)行驗(yàn)證仿真；4）熟悉匯編或C51語(yǔ)言，用C51完畢系統(tǒng)的軟件編程；5）按規(guī)范撰寫課程設(shè)計(jì)闡明書。3.項(xiàng)目分工上位機(jī)：李永紅、夏智君 下位機(jī)：陳建、李元毅4、課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)及時(shí)間進(jìn)度和場(chǎng)地安排1）指導(dǎo)老師下達(dá)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書；2）完畢物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)；3）完畢系統(tǒng)制作和調(diào)試；4）繪制系統(tǒng)框圖和電路圖、或程序代碼；5）撰寫課程設(shè)計(jì)闡明書時(shí)間進(jìn)度和場(chǎng)地安排：1．6月11日，下達(dá)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，介紹物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，查閱有關(guān)資料，擬定設(shè)計(jì)方案，給團(tuán)體分工合作。2．6月11日—14日，審查設(shè)計(jì)方案，擬定自己在團(tuán)體的里面要完畢的任務(wù)，開(kāi)始有關(guān)代碼的編寫及調(diào)試。3.6月15日，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書，并準(zhǔn)備答辯。5、實(shí)驗(yàn)室（423）開(kāi)放時(shí)間周次地點(diǎn)星期一星期二星期三星期四星期五第1周第5-8節(jié)第5-8節(jié)第5-8節(jié)第5-8節(jié)第5-8節(jié)實(shí)驗(yàn)室423實(shí)驗(yàn)室423實(shí)驗(yàn)室423實(shí)驗(yàn)室423實(shí)驗(yàn)室4236、課程設(shè)計(jì)考核及評(píng)分原則1.設(shè)計(jì)闡明書規(guī)定課程設(shè)計(jì)闡明書規(guī)定邏輯清晰、層次分明、書寫整潔。闡明書格式涉及標(biāo)題(中英文)、提綱、正文（涉及①設(shè)計(jì)項(xiàng)目規(guī)定與闡明。②電路原理分析。③軟件流程分析。④調(diào)試分析。⑤實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析。⑥答辯。⑦成績(jī)?cè)u(píng)定。）、附錄(圖紙.程序清單或軟盤)。課程設(shè)計(jì)闡明書須每人一份，獨(dú)立完畢。2.圖紙規(guī)定系統(tǒng)構(gòu)造框圖、protel電路圖三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案論證基于ZigBee合同棧的智能家居控制燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體方案對(duì)ZigBee合同框架構(gòu)造進(jìn)行分析，然后通過(guò)敘述合同的應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層和MAC層的功效，將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與ZigBee技術(shù)相結(jié)合，敘述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件設(shè)計(jì)辦法。在本設(shè)計(jì)中，選用功耗較小的CC2530芯片作為通信芯片來(lái)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)。通過(guò)編寫合同棧程序，進(jìn)行包含匯聚節(jié)點(diǎn)及傳感器節(jié)點(diǎn)的組網(wǎng)通信實(shí)驗(yàn)。運(yùn)用VC++編寫上位機(jī)程序，通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，從而控制小燈。此系統(tǒng)的構(gòu)成框圖如圖3-1所示：發(fā)送發(fā)送無(wú)線模塊接受CC2530CC2530Zigbee4模塊CC2530Zigbee3模塊圖3-1基于ZigBee合同棧的智能家居控制燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體方案系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理硬件原理圖本實(shí)驗(yàn)使用的是CC2530芯片，CC2530含有一種IEEE兼容無(wú)線收發(fā)器。RF內(nèi)核控制模擬無(wú)線模塊。另外，它提供了MCU和無(wú)線設(shè)備之間的一種接口，這使得能夠發(fā)出命令，讀取狀態(tài)，自動(dòng)操作和擬定無(wú)線設(shè)備事件的次序。無(wú)線設(shè)備還涉及一種數(shù)據(jù)包過(guò)濾和地址識(shí)別模塊。本系統(tǒng)重要涉及LED、RS485模塊、USB轉(zhuǎn)串口電路、CC2530典型應(yīng)用電路。以下圖所示：圖3-2-1CC2530的LED模塊圖3-2-2小燈模塊圖3-2-3USB轉(zhuǎn)串口電路節(jié)能燈模塊本實(shí)驗(yàn)用的節(jié)能燈傳感器為12V供電，接通電源后節(jié)能燈亮，該節(jié)能燈能夠通過(guò)繼電器控制其開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制四路繼電器P1的吸合與斷開(kāi)，控制節(jié)能燈的打開(kāi)與關(guān)閉。圖節(jié)能燈傳感器接線闡明節(jié)能燈模塊信號(hào)DC12VGND--四路繼電器端子電源板+J1電源板-P1機(jī)柜面板----IO（綠色）表節(jié)能燈模塊連線闡明通信合同設(shè)計(jì)SensortypeSensorindexCmdidDataExtenDataEND2Byte1Byte1Byte1Byte6Byte2Byte1Byte闡明：SOF： 固定為0xEE0xCC，標(biāo)志一幀的開(kāi)始。Sensortype： 見(jiàn)附表一傳感器闡明。Sensorindex： 固定為0x01。Cmdid： 固定為0x01。Data： 為6Byte傳感器數(shù)據(jù)域，見(jiàn)附表一傳感器闡明。ExtenData： 為2Byte擴(kuò)展數(shù)據(jù)域END： 固定為0xFF，標(biāo)志一幀的結(jié)束。開(kāi)燈指令：EECC0101010000000000010000FF關(guān)燈指令：EECC0101010000000000000000FF實(shí)驗(yàn)連線闡明1.首先將節(jié)能燈模塊下方的信號(hào)孔（綠色香蕉孔）與香蕉線相連。2.將zibgee模塊下方的綠色香蕉孔(P1_4)與電扇的香蕉線相連接。然后將紅黃藍(lán)三根信號(hào)線分別插到對(duì)應(yīng)顏色的香蕉孔。ZigbeeDebugerUSB仿真器連接到ZigBee模塊下方的20PIN插孔上。3.通過(guò)上位機(jī)軟件給ZigBee下載本實(shí)驗(yàn)程序（途徑：家居農(nóng)業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)區(qū)\傳感層工程\實(shí)驗(yàn)九節(jié)能燈模塊）,具體下載辦法詳見(jiàn)《IAR軟件下載闡明文檔》。用IARMCS-51軟件，打開(kāi)光盤源碼目錄中的人體傳感器工程并下載。4.將無(wú)線通訊節(jié)點(diǎn)的三根信號(hào)線分別接在智能網(wǎng)關(guān)上，設(shè)備上電（注意：紅黃兩根線一定要交叉?。?.打開(kāi)網(wǎng)關(guān)端的SensorDemo軟件，配備好串口波特率115200并連接。6.點(diǎn)擊界面上的開(kāi)關(guān)按鍵進(jìn)行控制。當(dāng)DATA數(shù)據(jù)區(qū)打印000000000000：表達(dá)關(guān)閉狀態(tài)，打印000000000001：時(shí)表達(dá)打開(kāi)狀態(tài)（具體合同詳見(jiàn)《CBT模塊通訊合同》文檔）。電扇上電后ZigBee模塊上的LED1紅燈會(huì)亮。四、軟件流程分析開(kāi)始開(kāi)始開(kāi)始開(kāi)始終端接受點(diǎn)擊上位機(jī)中的按鈕終端接受點(diǎn)擊上位機(jī)中的按鈕與否等于01串口發(fā)送是是與否等于01串口發(fā)送與否等于00與否等于00協(xié)調(diào)器接受協(xié)調(diào)器接受節(jié)能燈亮節(jié)能燈滅協(xié)調(diào)器廣播發(fā)送 節(jié)能燈亮節(jié)能燈滅協(xié)調(diào)器廣播發(fā)送終端組播發(fā)送應(yīng)答指令協(xié)調(diào)器接受終端組播發(fā)送應(yīng)答指令協(xié)調(diào)器接受通過(guò)串口發(fā)送至上位機(jī)通過(guò)串口發(fā)送至上位機(jī)顯示在顯示在上位機(jī)的編輯框中結(jié)束結(jié)束硬件部分功效程序?qū)崿F(xiàn)終端程序voidSampleApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t*pkt){uint16flashTime;switch(pkt->clusterId){caseSAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID:=128;=TRUE;線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理論及其應(yīng)用.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，.[2]姜仲，劉丹等.ZigBee技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教程.北京：清華大學(xué)出版社，.[3]姜仲，劉丹ZigBee技術(shù)與實(shí)訓(xùn)教程.北京.清華大學(xué)出版社..[4]王小強(qiáng)，歐陽(yáng)駿無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。北京.化學(xué)工業(yè)出版社。[5]基于CC2530的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控平臺(tái)任珍文，黃玉清刊名：《電子技術(shù)應(yīng)用》出版日期：期號(hào)：第10期[6]MFCWindows應(yīng)用程序設(shè)計(jì)習(xí)題解答及上機(jī)實(shí)驗(yàn)/任哲,李益民,車進(jìn)輝編著.2版，北京:清華大學(xué)出版社,.10[7]MFC

Windows程序設(shè)計(jì):第2版/(美)帕羅賽斯(Prosise,J.)著;北京博彥科技發(fā)展有限責(zé)任公司譯.北京:清華大學(xué)出版社,.課程設(shè)計(jì)評(píng)分表評(píng)定