分析ZigBee 技術(shù)的智能列車(chē)環(huán)境監控系統論文
1 ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )
1.1 ZigBee簡(jiǎn)介
ZigBee技術(shù)是目前發(fā)展最快的一種短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù),該技術(shù)的協(xié)議棧復雜度較低,功耗很低,硬件簡(jiǎn)單,傳輸速率適中,設備價(jià)格極其低廉,支持休眠狀態(tài)。通信距離可達百米以上,斷網(wǎng)自組能力較強。
1.2 系統總體設計目標
監測系統從車(chē)廂監測區域內實(shí)時(shí)收集溫度、氣壓、濕度、一氧化碳等環(huán)境參數,實(shí)現對列車(chē)車(chē)廂內與舒適性密切相關(guān)的環(huán)境狀態(tài)變化的實(shí)時(shí)觀(guān)察,確保列車(chē)安全舒適運行。因此,本論文設計了一種基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線(xiàn)數據傳輸網(wǎng)絡(luò )系統,實(shí)現了對列車(chē)環(huán)境的實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)監控。
2 硬件設計
2.1 硬件架構
整個(gè)監測系統主要由ZigBee無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )模塊和基于A(yíng)RM的數據通信控制器模塊組成。ZigBee無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )模塊是網(wǎng)絡(luò )系統信息采集和傳輸的核心模塊,由協(xié)調節點(diǎn)、路由節點(diǎn)和終端傳感器節點(diǎn)組成。
2.2 ZigBee終端模塊設計
無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )模塊是系統數據通信的核心,由協(xié)調節點(diǎn)、路由節點(diǎn)和終端傳感器節點(diǎn)組成,系統三類(lèi)工作節點(diǎn)協(xié)調工作。
(1)在本系統的采集終端中選擇了ZigBee芯片CC2430,C2430芯片內部集成了一個(gè)2.4G赫茲的DSSH射頻收發(fā)器,并且內置了一個(gè)加強型的8051單片機。
(2)為了可靠的采集列車(chē)中的溫濕度信息,本系統選擇了高集成度的SHT11傳感器芯片。SHT11芯片在測量時(shí)可以保證溫度測量精度為± 0.5oC,濕度在0%～100%RH。
(3)系統選用了MPXA6115A氣壓傳感器來(lái)采集列車(chē)車(chē)廂內的絕對氣壓 , 可以測量的范圍是 15kPa 到 115kPa。
(4)為了更好地實(shí)現列車(chē)車(chē)廂的信息展示,用了一個(gè)2.8英寸的液晶觸摸屏作為列車(chē)車(chē)廂的空調控制單元,并選取了ADS7843作為控制器。
(5)為了控制車(chē)廂內的環(huán)境溫度,本系統設計了調速電機控制模塊,終端CC2430處理器接收到控制命令后,通過(guò)內部調速程序在P0_0端口輸出信號,經(jīng)過(guò)光電耦合器后,控制調速電機的輸入電流,最終實(shí)現對調速電機的控制。
3 控制系統軟件設計
3.1 主程序流程
軟件系統采取了模塊化的設計,通過(guò)ARM處理器控制ZigBee網(wǎng)絡(luò )中的協(xié)調器節點(diǎn)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò )并初始化系統,掃描網(wǎng)絡(luò )中的終端節點(diǎn)并等待其加入網(wǎng)絡(luò ),在網(wǎng)絡(luò )建立后維護網(wǎng)絡(luò )的正常運行。
3.2 終端節點(diǎn)程序流程
在網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)設備的軟件設計中需要完成的功能有以下幾個(gè)部分:網(wǎng)絡(luò )搜索和加入、發(fā)起綁定請求、數據的發(fā)送和接收、空調開(kāi)關(guān)、氣壓調節器和LCD顯示器的控制等。
4 結語(yǔ)
本文在ZigBee通信技術(shù)的基礎上,選用多種環(huán)境信息傳感器來(lái)采集列車(chē)中的環(huán)境參數,并在網(wǎng)狀拓撲網(wǎng)絡(luò )中進(jìn)行數據的傳輸,實(shí)現了對列車(chē)環(huán)境的智能監控。通過(guò)合理的軟硬件系統設計,本系統可以實(shí)現系統的可靠運行,可以長(cháng)時(shí)間穩定的工作,在實(shí)際的應用中非常廣泛的前景。
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