tiêu chuẩn về mạng cảm biến không dây, ứng dụng vi điều khiển pic để triển khai hệ thống đo đạc nhiệt độ, áp dụng tiêu chuẩn truyền tin ieee 802.15.4

29 1,667 11

Fowin Gửi tin nhắn Báo tài liệu vi phạm

Tải lên: 10,913 tài liệu

  • Loading ...
1/29 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 26/05/2014, 19:05

1 Mục lục 2 Lời cảm ơn Đồ án này thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy .Trong quá trình làm đồ án chúng em chân thành cảm ơn thầy đã hướng dẫn chỉ bảo tận tình chúng em.Nếu chúng em có thiếu sót gì mong thầy bỏ qua . 3 Phân công công việc Trong quá trình làm chúng em thường xuyên họp nhóm để đưa ra ý kiến xây dựng. Để tiện cho công việc từng các nhân chúng em đã phân công công việc như sau Nguyễn Huy Hoàng: lập trình giao diện giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiển Trần Thị Hiền: lập trình thu phát Zigbee, viết báo cáo Đinh Văn Hiếu:Thiết kế mạch, hàn mạch, giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiển Phạm Tuấn Hải: Thiết kế nguồn cho mạch Lê Đức Hiếu:Thiết kế mạch, hàn mạch 4 Danh mục các sơ đồ,hình vẽ Hình 1-1. Các loại thiết bị Zigbee Hình 1-2. dụ về mạch thu phát sử dung modul Zigbee Hình 1-3. Các kiểu mạng của Zigbee Hình 1-4. Mô hình giao thức Hình 1-5. Băng tần hệ thống của Zigbee Hình 2-1. Sơ đồ kết nối với PIC Hình 2-2. Sơ đồ chân Hình 2-3. Sơ đồ cấu tạo Hình 3-1. Cảm biến DS18B20 Hình 3-2. Sơ đồ nguyên lý của khối SPI tích hợp trong Vi Điều Khiển PIC Hình 3-3. Giao diện khi kết nối với máy tính Hình 4-1.Đo nhiệt độ từ cảm biếntruyền số liệu Hình 4-2.Nhận số liệu và hiển thị lên máy tính Hình 4-3. Sơ đồ hệ thống 5 Danh mục bảng biểu Bảng 1-1. Băng tần và tốc độ dữ liệu Bảng 1-2. Kênh truyền và tần số Bảng 2-1. Bảng chức năng các chân Bảng 2-2. Điều kiện hoạt động 6 LỜI NÓI ĐẦU Trong vài thập niên trở lại đây mạng truyền thông không dây đã có những bước phát triển nhanh chóng tuy nhiên hầu hết đều tập trung ở các mạng truyền thông tốc độ cao, vùng phủ sóng rộng dụ như chuẩn WLAN IEEE802.11. Tiêu chuẩn đầu tiên tập trung vào mạng WLAN tốc độ thấp là Bluetooth. Tuy nhiên vẫn còn hạn chế về giới hạn dung lượng để triển khai mạng nhiều nút. Trong thực tế, có rất nhiều ứng dụng điều khiển và giám sát đòi hỏi công suất tiêu thụ nhỏ hay nói cách khác là tuổi thọ của pin cao, tốc độ dữ liệu thấp và đỡ phức tạp hơn so với các chuẩn ra đời trước đó. Chuẩn IEE802.15.4 ra đời đã đáp ứng được yêu cầu cho các nhóm ứng dụng như vậy. Mục tiêu của đồ án là tìm hiểu cơ sở lý thuyết cũng như các tiêu chuẩn về mạng cảm biến không dây, ứng dụng vi điều khiển PIC để triển khai hệ thống đo đạc nhiệt độ, áp dụng tiêu chuẩn truyền tin IEEE 802.15.4. Báo cáo chia thành bốn phần : +Phần I: Trình bày tổng quan về mạng cảm biến không dây +Phần II: MODULE làm việc của ZIGBEE +Phần III: Vi điều khiển PIC16F877A và cảm biến nhiệt độ DS18B20 +Phần IV: Thiết kế mạch +Phần V: Tổng kết 7 TÓM TẮT ĐỒ ÁN Bản đồ án tập trung vào nghiên cứu các chuẩn truyền tin không dây đặc biệt là chuẩn Zigbee IEEE 802.15.4 sử dụng cho mạng cảm biến (WSN), nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển Zigbee và công cụ phát triển tích hợp MicroC for PIC qua đó thiết kế chế tạo mạch đo nhiệt độ môi trường tự động, ứng dụng chuẩn truyền tin Zigbee IEEE 802.15.4 để truyền số liệu. 1. 8 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 1. Khái niệm về mạng WPAN (wireless personal are netword) Mạng cá nhân được sử dụng để phục vụ truyền thông tin trong những khoảng cách tương đối ngắn.Mạng WPAN có thể liên lạc hiệu quả mà không đòi hỏi nhiều cơ sở hạ tầng.Tính năng này cho phép có thêm các hướng giải quyết rẻ tiền,nhỏ gọn mà vẫn mang lại hiệu suất cao trong liên lạc nhất là trong một băng tần eo hẹp. 2. Tính năng mạng WPAN WPAN tập trung giải quyết vấn đề về điều khiển dữ liệu trong những khoảng không gian nhỏ(bán kính 30m) Tính năng của chuẩn mạng WPAN là suy hao năng lượng nhỏ,tiêu tốn ít năng lượng,vận hành trong vùng không gian nhỏ,kích thước bé.Chính thế mà nó tận dụng được tốt nhất ưu điểm của kĩ thuật sử dụng lại kênh tần số. Nhóm chuẩn IEEE 802.15 ra đời để phục vụ cho chuẩn WPAN. 3. Phân loại các chuẩn mạng WPAN WPAN tốc độ cao(chuẩn IEEE 802.15.3) phù hợp các ứng dụng đa phương tiện chất lượng cao WPAN tốc độ trung bình(chuẩn IEEE 802.15.1 / bluetooth) ứng dụng các mạng điện thoại đến máy tính cá nhân bỏ túi PDA WPAN tốc độ thấp(chuẩn IEEE 802.15.4 /LR-WPAN) công nghệ Zigbee/IEEE 802.15.4 là 1 dụ điển hình 4. Khái quát về Zigbee/IEEE 802.15.4 4.1 Khái niệm Cái tên Zigbee xuất phát từ cách mà các con ong mật truyền những thông tin quan trọng với các thành viên khác trong tổ ong.Đó là kiểu liên lạc“Zig-Zag”của 9 loài ong “honeyBee” và nguyên lý Zigbee được hình thành từ việc ghép hai chữ cái đầu với nhau.Công nghệ này ra đời nhằm giải quyết cho các thiết bị tách rời có thể làm việc cùng nhau để giải quyết một vấn đề nào đó. 4.2 Đặc điểm Đặc điểm của công nghệ Zigbee là tốc độ truyền tin thấp,tiêu hao ít năng lượng,chi phí thấp,giao thức mạng không dây hướng đến các điều khiển từ xa và tự động hóa Công nghệ Zigbee có thể truyền tin trong khoảng từ 10m-75m tùy thuộc vào môi trường vs công suất phát được yêu cầu mỗi ứng dụng.Tốc độ dữ liệu là 250kbps ở dải tần 2.4GHz(toàn cầu). 40kbps ở dải tần 915MHz(Mỹ+Nhật). 20kbps ở dải tần 868MHz(Châu âu). IEEE 802.15.4 nghiên cứu tập trung vào 2 tầng thấp của giao thức(tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu) 4.3 Ưu điểm của Zigbee/IEEE 802.15.4 với Bluetooth/802.15.1 Zigbee tương tự như Bluetooth nhưng đơn giản hơn.Zigbee có tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn,tiết kiệm năng lượng hơn. Phạm vi hoạt động của Zigbee là 10-75m trong khi của Bluetooth là 10m. Zigbee xếp sau Bluetooth về tốc độ truyền dữ liệu.tốc độ truyền của Zigbee là 250kbps tại 2.4GHz. 40kbps tại 915MHz. 20kbps tại 868MHz. còn Bluetooth là 1Mbps Zigbee sử dụng mạng cấu hình chủ-tớ cơ bản phù hợp với mạng hình sao tĩnh trong đó các thiết bị giao tiếp với nhau thông qua các gói tin nhỏ.loại mạng này cho phép tối đa 254 nút mạng.Bluetooth chỉ cho phép tối đa 8 nút slave trong một mạng chủ tớ cơ bản Nút mạng sử dụng Zigbee vận hành tốn ít năng lượng hơn.nó có thể gửi và nhận các gói tin trong 15msec trong khi Bluetooth là 3sec. 10 5. Mạng Zigbee/IEEE 802.15.4 LR-WPAN Đặc điểm chính của chuẩn này là tính mềm dẻo,tiêu hao ít năng lượng,tốc độ truyền dữ liệu thấp.sử dụng trong khu vực nhà riêng,văn phòng Các thành phần:một hệ thống Zigbee/IEEE 802.15.4 LR-WPAN gồm nhiều phần tạo nên. +Phần cơ bản nhất là FFD(full-function device)đảm nhận tất cả các chức năng trong mạng và hoạt động như một điều phối mạng PAN. 1 mạng tối thiểu phải có 1 FFD. +RFD(reduce-function device) được dùng cho các ứng dụng đơn giản,không yêu cầu gửi dữ liệu lớn. Một FFD có thể làm việc với nhiều RDF hay nhiều FFD.trong khi 1RFD chỉ có thể làm việc với 1 FFD. Có 3 loại thiết bị Zigbee: Hình 1-1. Các loại thiết bị Zigbee a) Zigbee Coordinator(ZC) thiết bị này duy trì và hình thành kiến trúc tổng thể,đồng thời điều khiển và giám sát mạng,lưu trữ các thông tin về mạng.là thiết bị FFD [...]... đa dạng về cấu trúc mạng này cho phép công nghệ Zigbee ứng dụng một cách rộng dãi 12 Hình 1-3 Các kiểu mạng của Zigbee 6 Mô hình giao thức của Zigbee /IEEE 802.15.4 Công nghệ Zigbee /IEEE 802.15.4 xây dựng và phát triển các tần ứng dụng và tầng mạng trên nền tảng của 2 tâng là PHY va MAC theo chuẩn IEEE 802.15.4, chính thế nó thừa hưởng ưu điểm của chuẩn IEEE 802.15.4. Đó là tính tin cậy ,tiêu hao... Chương III: Vi điều khiển PIC1 6F877A cảm biến nhiệt độ DS18B20 1 DS18B20 DS18b20 là một sản phẩm của công ty MAXIM.hình dạng bên ngoài của cảm biến DS18B20 được mô tả trên hình trong đó dạng vỏ TO-90 với 3 chân là dạng thường gặp và được dùng trong nhiều ứng dụng. Còn dạng vỏ SOIC 8 chân dung để đo nhiệt độ bề mặt Hình 3-1 Cảm biến DS18B20 22 • DS18B20 là một nhiệt kế số có độ phân giải khi nhiệt độ... thực hiện đo được nhiết độ 2 Kết luận 2.1 Những mặt đạt được Đo đạc được nhiệt độ Tìm hiểu về thu phát dữ liệu sử dụng modul mrf24j40ma Giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiển sử dụng giao thức spi Mạch nhỏ gọn có thể rút modul thu phát nếu không sử dụng 2.2 Những thiếu sót Do tài liệu về giao tiếp giữa máy tính và vi điều khiển sử dụng usb hạn chế nên chúng em chưa thực hiện được đã sử dụng ft232... dữ liệu • Dòng tiêu thụ tại chế độ nghỉ cực nhỏ • Thời gian lấy mẫu và biến đổi ra 12 bit không quá 75ms • Mỗi cảm biến có 1 mã định danh duy nhất 64 bit chứa trong bộ nhớ ROM trên chip(on chip),giá trị nhị phân được khắc bằng tia laser 2 Vi điều khiển PIC1 6F877A a) Để truyền nhận dữ liệu giữa vi điều khiển và modul thu phát ZIGBEE ta sử dụng giao thức truyền nhận SPI SPI Mode trong PIC cho phép 8... 24J40 Xét về mặt thông dụng và có nhiều tài liệu tham khao thì chúng em chọn modul thu và phát MRF 24J40 với một số đặc điểm sau: 1 2 3 4 Chuẩn IEEE 802.15.4 tương thích thu và phát sóng vô tuyến Hỗ trợ Zigbee,Miwi,Miwi P2P,và các giao thức mạng không dây Tốc độ truyền dữ liệu 250kbps Tương thích với nhiều loại vi điều khiển (PIC1 6F, PIC1 8F, PIC2 4F/H ,PIC3 2) 5 • Sơ đồ của MRF 24J40 khi kết nối với Pic Hình... khung truyền để đảm bảo tính chính xác của dữ liệu Stop bits là các bít bắt buộc xuất hiện trong khung truyền , có thể là 1 hoặc 2 bit 26 Chương IV: Thiết kế mạch Hình 4-1 .Đo nhiệt độ từ cảm biếntruyền số liệu Hình 4-2.Nhận số liệu và hiển thị lên máy tính 27 Hình 4-3 Sơ đồ hệ thống Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Các tham số môi trường, trong trường hợp này là nhiệt độđộ ẩm sẽ được đo về. .. ẩm sẽ được đo về từ cảm biến DS18B20 Kết quả đo sau đó được đọc về vi điều khiển để tính toán, xử lý và hiển thị tại chỗ theo các đại lượng đo mong muốn Dữ liệu sau đó được gửi qua các cổng truyền tin như RS-232 và Zigbee Modul thu thập số liệu sẽ nhận các dữ liệu từ Modul đotruyền số liệu sau đó đưa vào máy tính qua cổng giao tiếp RS 232 để hiển thị, lưu trữ và xử lý kết quả đo 28 Chương V: Tổng... 2-1 Sơ đồ kết nối với PIC Modul MRF24J40MA có một ăng-ten PCB tích hợp, phù hợp với mạch, và hỗ trợ ZIGBEE Module MRF24J40 kết nối đến các vi điều khiển PIC thông qua một 17 giao diện SPI 4 dây và là một giải pháp lý tưởng cho các mạng cảm biến không dây, tự động hóa, xây dựng các ứng dụng tự động hóa 1.Các tính năng chính và thông số kĩ thuật của modul MRF24J40MA +IEEE Std 802.15.4 Compliant RF... đồ nguyên lý của khối SPI tích hợp trong Vi Điều Khiển PIC b) Giao tiếp giữa vi điều khiển và máy tính sử dụng cổng usb sử dụng bộ chuyển đổi FT232 để kết nối giữa mạch và phần mềm FTDI (Future Technology Devices International) là tên của công ty thiết bị bán dẫn Scotlen Đây là công ty chuyên biệt hóa về công nghệ USB (Universal Serial Bus) Công ty này phát triển, sản xuất và hỗ trợ các thiết bị và... Mountable +Tích hợp thạnh anh, ổn áp trong +Dễ tích hợp vào phát triển sản phẩm +Chứng nhận Radio Regulation Certification cho United States (FCC), Canada (IC) and Europe (ETSI) +Thích hợp với Microchip Microcontroller Families (PIC1 6F, PIC1 8F, PIC2 4F/H, dsPIC33 và PIC3 2) +Phạm vi truyền sóng khoảng 75m-100m Điều kiện hoạt động: • Điện áp cung cấp: 2.4-3.6V (chuẩn là 3.3V) • Dải nhiệt độ: -40°C to +85°C công . biến không dây, ứng dụng vi điều khiển PIC để triển khai hệ thống đo đạc nhiệt độ, áp dụng tiêu chuẩn truyền tin IEEE 802. 15. 4. Báo cáo chia thành bốn phần : +Phần I: Trình bày tổng quan về mạng. các chuẩn truyền tin không dây đặc biệt là chuẩn Zigbee IEEE 802. 15. 4 sử dụng cho mạng cảm biến (WSN), nghiên cứu ứng dụng vi điều khiển Zigbee và công cụ phát triển tích hợp MicroC for PIC qua đó. chế tạo mạch đo nhiệt độ môi trường tự động, ứng dụng chuẩn truyền tin Zigbee IEEE 802. 15. 4 để truyền số liệu. 1. 8 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY 1. Khái niệm về mạng WPAN (wireless
- Xem thêm -

Xem thêm: tiêu chuẩn về mạng cảm biến không dây, ứng dụng vi điều khiển pic để triển khai hệ thống đo đạc nhiệt độ, áp dụng tiêu chuẩn truyền tin ieee 802.15.4, tiêu chuẩn về mạng cảm biến không dây, ứng dụng vi điều khiển pic để triển khai hệ thống đo đạc nhiệt độ, áp dụng tiêu chuẩn truyền tin ieee 802.15.4, tiêu chuẩn về mạng cảm biến không dây, ứng dụng vi điều khiển pic để triển khai hệ thống đo đạc nhiệt độ, áp dụng tiêu chuẩn truyền tin ieee 802.15.4, CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY, Phân loại các chuẩn mạng WPAN, Chương II: MODULE làm việc của ZIGBEE, Các tính năng chính và thông số kĩ thuật của modul MRF24J40MA, Chương III: Vi điều khiển PIC16F877A và cảm biến nhiệt độ DS18B20

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay