基于AVR和ZigBee技術的工業(yè)園區(qū)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

4 .供電單元

本系統(tǒng)由于采用低功耗集成化器件，大大降低了功耗。預計對普通節(jié)點使用兩節(jié)五號電池進行供電，而對于根節(jié)點或協(xié)調器，考慮到長期工作和其對網(wǎng)絡組建的重要性，安排單獨蓄電池為其供電。當然，在光線充足的戶外環(huán)境，太陽能電池亦為節(jié)能環(huán)保的首選。

3.2.2串行通信接口

本系統(tǒng)擬采用異步串行通信實現(xiàn)單片機與PC機之間的數(shù)據(jù)傳輸，在異步串行通信中應用最廣泛的標準接口就是RS232C。RS232C是由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA公布的通信協(xié)議，適合于較短距離的通信場合（一般小于13米）。AVR32 AT32UC3A有兩個全雙工的串行通信模塊：USART0和USART1。通過對相應寄存器的設置可使這兩個模塊工作于異步串行通信UART模式。本系統(tǒng)將USART1模塊設置為異步串行通信模式，而個人PC機上RS232C接口已經(jīng)成為一種標準配置，所以連接起來比較方便，只需要完成電平轉換，就可連接通信。

3.2.3 擬采用的其他模塊

鍵盤操作模塊和液晶顯示模塊構成人機接口。人機接口使系統(tǒng)具有良好的人機交互界面。LCD顯示模塊可以直觀顯示當前各個傳感器模塊的數(shù)據(jù)，液晶擬采用LCM2401281，通單片機進行控制，方便功能擴展。 鍵盤輸入模塊實現(xiàn)對微處理器的直接操作 ；存儲器模塊實現(xiàn)各個模塊采集數(shù)據(jù)的存儲，實現(xiàn)了當無線傳輸網(wǎng)絡發(fā)生問題時對信號依然進行正常的記錄，提高了整套系統(tǒng)的穩(wěn)定性；報警器模塊通過發(fā)出聲音報警起到提示作用，當無線傳輸終端發(fā)生錯誤時不影響對實際情況的判斷與及時措施的采取。

3.3系統(tǒng)軟件架構

3.3.1無線網(wǎng)絡軟件設計

（1）中斷程序

網(wǎng)絡允許節(jié)點以一定的周期自動上傳數(shù)據(jù)，也支持響應由上位機發(fā)送的中斷請求進行數(shù)據(jù)被動上傳，其中節(jié)點MCU控制端的中斷相應控制程序分別如圖9、１0.

圖9主程序圖 圖１0中斷流程

（2）節(jié)點軟件設計

A、單節(jié)點加入和退出網(wǎng)絡

當某個節(jié)點要加入網(wǎng)絡，它向周圍發(fā)送入網(wǎng)請求，周圍節(jié)點接收到此信號后等待其他節(jié)點發(fā)送響應（其中包括自身節(jié)點等級和本級節(jié)點數(shù)是否已滿），并依據(jù)RSSI強弱排序，建立本節(jié)點周圍節(jié)點狀況的聯(lián)絡列表設置，而最終選擇這其中最高級可入網(wǎng)節(jié)點（假定為入網(wǎng)目標節(jié)點），向目標入網(wǎng)節(jié)點發(fā)送入網(wǎng)請求并等待，當接收到入網(wǎng)目標節(jié)點的同意命令并被分編號后，節(jié)點就成功加入了網(wǎng)絡。之后目標入網(wǎng)節(jié)點會將節(jié)點加入信息在下一次采集數(shù)據(jù)時同時逐次將節(jié)點入網(wǎng)信息上傳，通知主控制臺。

當某節(jié)點因電池電壓過低，或臨時要退出網(wǎng)絡時會發(fā)送退出請求，當接收到上一級節(jié)點的同意應答后，將自動休眠或關機，退出網(wǎng)絡。而其上一級節(jié)點也將同時刪除其相應信息。