论文基于CC2530的开口式采集系统和ZigBee网络节点设计是关于采集系统方面的论文题目、论文提纲、采集系统论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
摘 要：在介绍开口式电流互感器采集电压电流数据优点的基础上,采用了集射频与微控制器于一身的CC2530F256芯片作为主控制芯片设计出具有无线收发和任务处理功能的ZigBee网络节点.介绍了CC2530芯片性能及特点,重点介绍了节点硬件及软件设计.测试结果表明该网络节点具有较好的稳定性和较高的通信效率,满足设计要求.
关键词：开口式电流互感器；CC2530F256；ZigBee网络节点
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）32-0259-03
随着经济水平的提高,用电量越来越大,如果电力资源分配不合理,就可能导致电网故障,造成大面积停电,其次用户侧电压电流不稳会使设备内的电压随之不稳,如果电压过高,会使电器的电流增大,温度增高,引起绝缘受热而损坏；如果电压过低,会使设备运行不稳定,跳闸,重启动,甚至损坏设备.为了保证电力资源的稳定分配,电力调度中心需要对各类信息采集设备反馈回来的数据信息,如电压,电流,等进行分析,根据分析结果对电力资源进行合理分配.本文依据ZigBee技术以及CC2530芯片设计了一种更为方便的电压电流数据采集方案.
基于Zigbee技术的无线传感器网络在体积小,数据量小,网点多,低功耗的场合尤其适用.因为低难度系数的协议栈不被ZigBee协议授权收取专利费用,导致其技术代价比较小.同时因为的数据输送效率和它本身就处在低频段上运行,导致其耗能非常的低.还有就是,这种技术还可以依靠型状、树状等特殊结构进行运行[1],导致这种技术可以形成大节点的网络,最高可以为65535个网络点[2],可以非常恰当地用于区域监控系统,因为此特点能够胜任传输网络结构和容量的所有特征[3],并且ZigBee终端节点可自动接入ZigBee网络并且ZigBee模块具有自组网功能.
1 系统硬件设计
1.1 开口式采集装置
本设计采用了开口式的电流互感器对电压电流数据进行采集,在实际使用情况中,较传统采集方式更为方便,可实现一个采集装置对多处数据的采集,节约成本且方便携带.南京圳恒通电子有限公司的ZHT-CT38K开启式带电流互感器具有以下特点：全封闭,机械和耐环境性能好,电压隔离能力强,输入线圈为内置式,安全可靠,开口式结构便于安装.该电流互感器的使用环境条件为：环境温度为-40℃到+85℃,温度为40℃时相对湿度不大于90%.可以满足用户端电压电流的采集.其原理图如图1所示,根据公式1,测出采样电流,通过一次匝数N1与二次匝数N2的比可求出实际电流[Iin],采用电阻法测量采样电压原理图如图2,根据公式2可求出采样电压[Uout],根据公式3可求出实际电压[Uin]
[N1 N2等于IoutIin] （1）
[Uout等于I2×RL] （2）
[UinUout等于N1N2] （3）
1.2 CC2530器件模块
CC2530主要在二点四吉赫波段,满足标准IEEE 802.15.4,可以非常有效地应用到真正的片上成为系统处理方法.CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能,搭配了增强型8051CPU,8-KB RAM,其系统内可编程闪存.CC2530具有多种运行模式,适合本系统的低功耗的要求.本设计采用了CC2530F256,具有256KB的闪存.CC2530芯片结构如图3所示.其大概的特征包含以下几点：
1） 主要可以进行硬件调试,其芯片空间内部能复合扩大增强类别的8051内核处理器,包含八K以及二百五十六K的数据和程序存储器；
2） 芯片能够产生的供电范围是二伏特到三点六伏特之间,其中包含如下三种模式,分别为式唤醒模式0.2uA,失眠模式1uA,中断模式0.4uA；
3） MAC定时器同样集成在了芯片内部；具有五通道DMA以及一个十六位和两个八位的定时器；同时还存在三十二千赫的睡眠定时器； 8通道12位AD转换器；看门狗等设计.
1.3 网络节点硬件设计
CC2530 F256处在网络节点硬件平台设计时主要包含实现三种功能：采集数据必须依靠A/D口把控的开放式电流互感器模块；传输和发送数据需要無线模块的功能；主机依靠I/O口.I/O口与微处理器连接之后主要用在传感器方面,以方便采集数据,然后凭借RS232连接头去控制PC机和其他各线路的网络点[4].如下图4所示就是硬件装置的电路图.根据CC2530内含很多特殊作用的功能模板块,所以导致这个硬件装置电路图的电路表现地比较清晰明了.无巴伦阻抗搭配电路被很好地应用到了此无线模块电路的设计制作之中,其中该设备的天线就是利用了天线,这种天线的特征是五十欧鞭状的负极性的,主时钟晶振采用32MHz无源晶振以及32.768MHz时钟晶振.同时,在原理图中可以看出硬件设计图中装上了2个状态指示灯,该灯的电阻为二百二十欧姆,该灯装在微处理器芯片内部,主要设置在P10和P11口,装该灯的目的是便于根据指示灯观察设备入网和退网状态的状态变化.
2 Zigbee网络节点软件设计
在ZigBee网络节点软件设计方面,本设计主要包括系统初始化,协调器节点网络设计,终端节点网络设计.
2.1 系统初始化
Zigbee网络节点应用初始化流程如图5所示,应用程序底层运行的是MSSTATE_LRWPAN协议栈[5].在系统初始化阶段,第一点就是初始化应用程序,包含其硬件和协议栈方面的初始化.初始化过程中主要涉及硬件、IO口和指示灯的初始化；其中协议栈的初始化内容是包含其中的每个层结构的初始状态进行重新设立.同时在系统初始化阶段需要对中断设置初始化程序,要求在全局就进行中断处理.然后进行端点注册,这个目的为的是方便通知PC端应用程序重新设置内部节点定义,初始化端点信息[6].PC捆绑的形态在初始化后变为空置形态,也就是对串口状态监测和串口命令进行充分诠释和分解[7-8].然后把程序形态初始化变换为入网形态.全部初始化处理完后,这个系统意味着变成了一个无限循环的应用程序在不断进行.
总结:该文是关于采集系统论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
参考文献：
1、 基于无线传感器网络的数据采集系统 摘 要： 设计一种新的基于无线传感网络的数据采集系统，其由电源模块、无线模块和控制模块组成。电源模块为无线模块和控制模块提供电能，无线模块使用智。
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