基于ZigBee模块JN5139无线数据采集系统的设计与实现.pdf

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1、《电气自动化)2010年第32卷第1期网络通信与控制NetworkCommunication＆Control基于ZigBee模块JN5139无线数据采集系统的设计与实现DesignofWirelessDataAcquisitionSystemBasedonJN5139ZigBeeModule上海交通大学电子信息与电气工程学院电工电子中心(上海200240)杨维国殳国华(ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)YangWeiguoGuoHua摘要：介绍了无线网

2、络的基本概念，技术特点以及应用领域。简单描绘了一种基于ZigBcc技术的无线网络协议标准，分析了zisl~,无线网络的协议结构，拓扑分类。重点介绍了基于ZigBee模块JN5139的无线数据采集系统的硬件电路与软件系统程序的设计过程，并详细的分析了软件系统的模块划分及其功能。关键词：ZigBeeJN5139无线数据采集Abstract：Thispaperintroducesthebasicknowledge，technicalfeatureandapplicationfieldsofthewirelessnetw

3、ork．IntroducesawimlessnetworkprotocolbasedonZigBeeanditsprotocolstructure，topologicalclassificationandcompareditsfeaturestotheotherwirelessnetwork．Focusonwholeprocedureofthedesignforthehardwareandsoftwaresystemofthewirelessdataacquisitionsystem．Analyzesthestr

4、uctureofthewholesoftwareandeachmodule．Keywords：ZigBeeJN5139wirelessacquisitionf中图分类号】TP274．2[文献标识码】B【文章编号]1000—3886(2010)Ol一0054—031引言vice网络终端，负数据采集是工业现场中应用最广的技术之一，企业在生产时责采集数据。需要实时监测电压、温度、压力、流量的变化。现有的采集系统大无线数据采集多采用预先布线，通过有线方式进行数据采集，主要存在的问题系统以无线ZigBee有：扩展性较差、布

5、线繁琐、不方便对移动设备监测。JN5139无线模块JN5139作为数据采集系统与传统的数据采集系统比较，其主要优势集中在：低核心模块。EndDe—功耗，网络容量大以及灵活的网络组织方式。vice通过JN5139内部12位AD获2ZigBee简介取传感器采集到的ZigBee是一种基于IEEE802．15．4标准的无线协议，主要应数据，并将数据采用于低通信速率，低功耗设备的组网，支持250kbit／s的数据传输集结果通过无线网速率，可以实现一点对多点的快速组网。ZigBee技术的主要优点有络，传给Coordina—C

6、oordinatorRFD省电、可靠、成本低、时延短、网络容量大、安全。t0r。Coordinator利图1星型网络拓扑结构完整的ZigBee协议栈由物理层、介质访问控制层、网络层、安用RS一232通信接口与上位机通信，上位机获取采集数据后，会通过全层和应用层组成。IEEE802．15．4定义了物理层和介质访问控上软件将数据显示在显示器上。EndDevice节点主要是将捕捉的现制层协议，网络层和安全层由ZigBee联盟制定，应用层根据用户场信号经转换器ADC采样、量化、编码后，变成数字信号传给微处理自己需要，对其

7、进行开发利用。无线通信技术上，采用免冲突多载器，并无线发送数据，Coordinator的主要工作是接收数据信息、进行波信道接入(CSMA—CA)方式，避免了无线电载波之间冲突。此外，采集节点管理、数据处理和数据管理，系统结构如图2所示。为保证传输数据的可靠性，建立了完整的应答通信协议。根据采集速率(500HZ)与网络带宽的限制，本系统支持4个ZigBee支持多种网络拓扑结构：线性网络，树型网络，星型网EndDevice同时进行数据采集。由于使用高功率天线，无线通讯距络，簇型网络，Mesh网络等。本设计中所使用的网

8、络为星型网络，离达到100—150米。其拓扑结构如图1所示：图中：Coordinator一网络管理员，FFD一路由器，RFD一网络终端4硬件设计为便捷的实现ZigBee网络通信，选用JN5139无线模块作为3系统原理系统核心芯片。JN5139是Jennic公司推出的新一代ZigBee无线单首先介绍一下ZigBee协议中的三种设备类型：Coordinator网片机系列芯片。