基于ZigBee技術(shù)的配氣裝置無線通信系統(tǒng)設(shè)計

　　近年來，氣體探測器數(shù)量增長很快，已經(jīng)在工廠，加氣站，酒店等領(lǐng)域得到了很好的應(yīng)用。國家為了加強(qiáng)對這些儀器的監(jiān)督和管理，制定了相關(guān)的檢定規(guī)程，并由計量單位進(jìn)行年檢。在計量認(rèn)證的過程中，需要使用配氣裝置配置不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體。鑒于當(dāng)前主流配氣裝置不具備無線通信功能，且氣體探測器室外檢定環(huán)境惡劣，數(shù)量繁多，人員走動不便，難以在室外檢定中發(fā)揮作用。采用成熟的近距離無線通信技術(shù)對配氣裝置進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計出一套可對配氣裝置進(jìn)行短距離無線操作的通信設(shè)備，能更好的適應(yīng)室外檢定環(huán)境，拓展配氣裝置應(yīng)用領(lǐng)域。

　　本文對配氣裝置的工作原理，內(nèi)部模塊組成及各個模塊的功能進(jìn)行了說明。通過對常用近距離無線通信技術(shù)的性能指標(biāo)、優(yōu)缺點及發(fā)展現(xiàn)狀的分析，發(fā)現(xiàn)ZigBee近距離無線通信技術(shù)耗電量低、通信距離較遠(yuǎn)，適合本課題的設(shè)計。使用微處理器和知名的CC2420射頻芯片，來完成配氣裝置近距離無線通訊模塊的設(shè)計。介紹了各硬件模塊的工作原理、電路原理圖及主要模塊的詳細(xì)實現(xiàn)過程。設(shè)計出配氣裝置無線通信模塊整體實現(xiàn)方案，實現(xiàn)方案主要包括兩大部分。

　　通訊系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計，主要有CC2420射頻模塊、RS485電路模塊、STM32同射頻芯片的連接，微控制器與工控機(jī)的通信、手持終端電源管理模塊、鍵盤電路設(shè)計、JTAG電路的設(shè)計。系統(tǒng)軟件部分主要構(gòu)成有主函數(shù)模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、串口通信模塊等。每個模塊的代碼先單獨進(jìn)行編寫調(diào)試，然后再進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，達(dá)到功能要求。最后，對配氣裝置配氣功能和通信性能進(jìn)行驗證，獲取測試結(jié)果并進(jìn)行分析比對。

　　本系統(tǒng)的軟件部分采用C語言進(jìn)行編寫，采用支持在線仿真功能的JTAG編程工具。對程序的編譯、調(diào)試以及下載等操作通過keil uvision4編譯環(huán)境來完成。在完成每個模塊制作和調(diào)試后，最終進(jìn)行聯(lián)試聯(lián)調(diào)，縮短了開發(fā)周期。此外，為提高配氣裝置適應(yīng)復(fù)雜電磁環(huán)境的能力，在硬件和軟件方面都采取了保護(hù)措施。通過大量實驗驗證表明，該裝置穩(wěn)定性好、可靠性強(qiáng)、靈敏度高，非常適合于工作環(huán)境較為復(fù)雜的室外檢定環(huán)境。
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