基于AVR和ZigBee技術(shù)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(yù)計(jì)對普通節(jié)點(diǎn)使用兩節(jié)五號電池進(jìn)行供電，而對于根節(jié)點(diǎn)或協(xié)調(diào)器，考慮到長期工作和其對網(wǎng)絡(luò)組建的重要性，安排單獨(dú)蓄電池為其供電。當(dāng)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(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)寄存器的設(shè)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(shè)置為異步串行通信模式，而個人PC機(jī)上RS232C接口已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)配置，所以連接起來比較方便，只需要完成電平轉(zhuǎn)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(gòu)成人機(jī)接口。人機(jī)接口使系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互界面。LCD顯示模塊可以直觀顯示當(dāng)前各個傳感器模塊的數(shù)據(jù)，液晶擬采用LCM2401281，通單片機(jī)進(jìn)行控制，方便功能擴(kuò)展。 鍵盤輸入模塊實(shí)現(xiàn)對微處理器的直接操作 ；存儲器模塊實(shí)現(xiàn)各個模塊采集數(shù)據(jù)的存儲，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)無線傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)生問題時對信號依然進(jìn)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(dāng)無線傳輸終端發(fā)生錯誤時不影響對實(shí)際情況的判斷與及時措施的采取。

3.3系統(tǒng)軟件架構(gòu)

3.3.1無線網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)

（1）中斷程序

網(wǎng)絡(luò)允許節(jié)點(diǎn)以一定的周期自動上傳數(shù)據(jù)，也支持響應(yīng)由上位機(jī)發(fā)送的中斷請求進(jìn)行數(shù)據(jù)被動上傳，其中節(jié)點(diǎn)MCU控制端的中斷相應(yīng)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(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

A、單節(jié)點(diǎn)加入和退出網(wǎng)絡(luò)

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

當(dāng)某節(jié)點(diǎn)因電池電壓過低，或臨時要退出網(wǎng)絡(luò)時會發(fā)送退出請求，當(dāng)接收到上一級節(jié)點(diǎn)的同意應(yīng)答后，將自動休眠或關(guān)機(jī)，退出網(wǎng)絡(luò)。而其上一級節(jié)點(diǎn)也將同時刪除其相應(yīng)信息。