基于ZigBee的高速公路雾况监测系统设计

摘要

近年来，我国的高速公路建设不断发展，交通事故率也随之不断上升，对高速公路行车安全提出了严峻的考验。大雾天气尤其是突发性的团雾天气，对能见度造成了很大的干扰，严重威胁着行车安全，如果能设计一套系统，实时监测高速公路沿线的能见度，并及时作出警示，将会具有非常重要的价值。
　　 本文针对此种需求，设计了一套适用于高速公路的雾况监测系统。文中首先对红外测雾进行了可行性分析，并对数据传输所要用到的ZigBee无线通信技术作了简要介绍。然后根据系统的需求，提出了总体设计方案，并在此基础上完成了具体的硬件和软件设计。整个过程都遵循模块化的设计思想，以利于系统的前期设计和后期维护。
　　 本系统主要由协调器设备、路由设备和检测设备三种类型的节点组成，通过ZigBee和GPRS或以太网进行信息传输。设计中采用了LPC2378和CC2530两种类型的处理器，主要涉及到的模块有:核心控制模块、电源模块、数据采集模块、通信模块以及液晶显示模块。硬件设计方面，主要完成了芯片选型和电路设计等工作;软件设计方面，主要完成了模块的驱动程序和相关应用程序的开发以及系统监控终端的开发等工作。
　　 另外，本设计针对系统的低功耗做了一定的工作，以应对实际应用场合电能供应不足的问题。最终的联机调试结果表明系统已初步实现了所要求的各项功能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要工作

1．4 本文章节安排

2 红外测雾与ZigBee技术概述

2．1 红外测雾原理

2．2 红外抗干扰措施

2．3 ZigBee无线网络技术

2．3．1 ZigBee技术介绍

2．3．2 ZigBee网络拓扑

2．4 本章小结

3 系统总体设计

3．1 设计需求分析

3．2 系统总体设计

3．2．1 检测节点设计

3．2．2 路由节点设计

3．2．3 协调器节点设计

3．2．4 中央监控设计

3．3 本章小结

4 系统硬件设计

4．1 硬件总体结构设计

4．1．1 检测节点处理器芯片选择

4．1．2 路由节点处理器芯片选择

4．1．3 协调器节点处理器芯片选型

4．1．4 系统硬件总体结构

4．2 电源模块设计

4．2．1 5．0V电源设计

4．2．2 4．0V电源设计

4．2．3 3．3V电源设计

4．3 核心控制模块设计

4．3．1 LPC2378最小系统设计

4．3．2 CC2530最小系统设计

4．4 数据采集模块设计

4．4．1 红外发射／接收电路设计

4．4．2 温湿度采集电路设计

4．5 通信模块设计

4．5．1 串口通信模块

4．5．2 ZigBee无线通信模块

4．5．3 GPRS无线通信模块

4．5．4 以太网通信模块

4．6 液晶显示模块

4．7 本章小结

5 系统软件设计

5．1 软件开发平台

5．2 ZigBee2007协议栈介绍

5．2．1 Z-Stack结构及运行流程

5．2．2 OSAL技术分析

5．3 协调器节点程序设计

5．3．1 串口模块驱动程序

5．3．2 以太网模块驱动程序

5．3．3 GPRS模块驱动程序

5．3．4 液晶显示模块驱动程序

5．4 路由节点程序设计

5．5 检测节点程序设计

5．5．1 红外发射/接收模块驱动程序

5．5．2 温湿度模块驱动程序

5．6 中央监控程序设计

5．7 本章小结

6 系统调试分析

6．1 电源模块调试

6．2 核心控制模块调试

6．2．1 LPC2378最小系统调试

6．2．2 CC2530最小系统调试

6．3 功能模块调试

6．3．1 红外模块调试

6．3．2 温湿度模块调试

6．3．3 ZigBee模块调试

6．3．4 串口模块调试

6．3．5 以太网模块调试

6．3．6 GPRS模块调试

6．3．7 液晶显示模块调试

6．4 系统功能测试

6．5 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

致谢

参考文献

附录