專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于ZigBee技術(shù)的分布式控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬無(wú)線通信和電子信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于ZigBee技術(shù)的 分布式控制器。
背景技術(shù)：
ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無(wú)線標(biāo) 記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。這一名稱(chēng)來(lái)源來(lái)源于蜂群使用的賴(lài)以生存和發(fā)展的通信方 式，蜜蜂通過(guò)跳ZigZag形狀的舞蹈來(lái)通知發(fā)現(xiàn)的新食物源的位置、距離和方向等信息，以 此作為新一代無(wú)線通訊技術(shù)的名稱(chēng)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成 本。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。ZigBee是一組基于IEEE 802. 15. 4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)研制開(kāi)發(fā)的組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方 面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee技術(shù)在ZigBee聯(lián)盟和IEEE802. 15. 4的推動(dòng)下，結(jié)合其他無(wú)線技術(shù)， 可以實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)。它不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域有具有巨大的 運(yùn)用價(jià)值，在未來(lái)其應(yīng)用可以涉及到人類(lèi)日常生活和社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的所有領(lǐng)域。目前，集成ZigBee技術(shù)與功能來(lái)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)控制模塊芯片并用于構(gòu)建各類(lèi)無(wú)線傳 感器網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛關(guān)注。其中，Jermic JN5139就是這樣一類(lèi)基于ZigBee技術(shù)的低功耗 低成本無(wú)線微控制模塊芯片系列，適用于IEEE802. 15. 4的各種應(yīng)用。通過(guò)JN5139可以創(chuàng) 建一個(gè)小型的通信網(wǎng)絡(luò)，并且可以動(dòng)態(tài)的查看，管理網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)。芯片集成了一個(gè) 32-bitRISC處理器，可充分兼容2. 4GHz IEEE802. 15. 4收發(fā)器，192KB的ROM，RAM的型號(hào)可 在8KB到96KB的范圍內(nèi)選擇，提供豐富的模擬量和數(shù)字外圍設(shè)備接口。ROM/RAM靈活的架 構(gòu)能夠支持不同規(guī)模的軟件，包括協(xié)議棧、路由表和應(yīng)用程序以及數(shù)據(jù)。芯片集成了 MAC和 AES硬件編碼加速器，節(jié)省功耗的休眠模式，安全鍵的機(jī)制和程序加密。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種基于Zigbee技術(shù)的分布式控制器，用于控制無(wú) 線傳感網(wǎng)絡(luò)中的分布式節(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種基于ZigBee技術(shù)的分布式控制器，用于控制 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的分布式終端節(jié)點(diǎn)，其特征在于該控制器包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊和與其 連接的終端節(jié)點(diǎn)控制模塊，所述終端節(jié)點(diǎn)控制模塊包括分別與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊連接的若 干終端節(jié)點(diǎn)控制器；所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊包括無(wú)線微控制模塊芯片和與該無(wú)線微控制模 塊芯片通過(guò)數(shù)據(jù)總線和地址總線連接的固件協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)模塊芯片。本實(shí)用新型種基于ZigBee技術(shù)的分布式控制器，可以用于對(duì)分布式無(wú)線節(jié)點(diǎn)進(jìn) 行實(shí)時(shí)智能控制。

圖1是本實(shí)用新型控制器總體結(jié)構(gòu)框圖；[0009]圖2是本實(shí)用新型中網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)框圖；圖3是本實(shí)用新型中網(wǎng)關(guān)電路板結(jié)構(gòu)框圖；圖4是本實(shí)用新型中節(jié)點(diǎn)控制板結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本實(shí)用新型網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制器工作流程圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的內(nèi)容、優(yōu)點(diǎn)和目的將在下面實(shí)施例的說(shuō)明中予以闡述。本實(shí)用新型涉及的智能控制器總體框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。一種基于ZigBee技術(shù)的 分布式控制器，用于控制無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的分布式終端節(jié)點(diǎn)，其特征在于該控制器包括網(wǎng) 絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊和與其連接的終端節(jié)點(diǎn)控制模塊，所述終端節(jié)點(diǎn)控制模塊包括分別與網(wǎng)絡(luò) 協(xié)調(diào)控制模塊連接的若干終端節(jié)點(diǎn)控制器；所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊包括無(wú)線微控制模塊芯 片和與該無(wú)線微控制模塊芯片通過(guò)數(shù)據(jù)總線和地址總線連接的固件協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)模塊芯片。所述終端節(jié)點(diǎn)控制模塊包括無(wú)線微控制模塊芯片、分別與無(wú)線微控制模塊芯片連 接的傳感器、電源管理電路以及控制開(kāi)關(guān)電路。本實(shí)用新型中所涉及的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊和各終端節(jié)點(diǎn)控制器硬件板均集成 了 Jennie JN5139無(wú)線微控制模塊芯片，每一個(gè)模塊充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)角色。網(wǎng)絡(luò)協(xié) 調(diào)控制模塊集成了無(wú)線微控制模塊芯片Jermic JN5139和固件協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)模塊芯片 WIZnetWIZlOOSR，在網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)網(wǎng)關(guān)的作用，本實(shí)用新型稱(chēng)之為“智能網(wǎng)關(guān)”，該網(wǎng)關(guān)記錄了 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的路由信息，可利用WIZ100SR實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的雙向通信。與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控 制模塊不同，各終端節(jié)點(diǎn)控制器僅集成了 JN5139。終端節(jié)點(diǎn)控制器與終端節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，除 了作為節(jié)點(diǎn)控制器以為，還與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的上下層節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，本實(shí)用新型中稱(chēng)為“智能節(jié)點(diǎn) 控制器”。終端節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)最基本的單元。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)方法(1)智能網(wǎng)關(guān)本實(shí)用新型中的智能網(wǎng)關(guān)由Jermic無(wú)線模塊(JN5139)和WIZnet固件協(xié)議棧網(wǎng) 絡(luò)模塊(WIZ100SR)組成，工作電壓為DC 5V，控制板構(gòu)造框圖如圖2所示。電路板總體結(jié)構(gòu) 如圖3所示。JN5139采用了高度集成的單芯片方案，采用了高性能MCU+IEEE802. 15. 4無(wú)線收 發(fā)器。作為一種微處理器芯片，其具有高性能32-bit RISC CPU內(nèi)核，多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧以及 各種應(yīng)用例程，以及豐富的模擬與數(shù)字應(yīng)用接口，UARTs，SPI,2-ffire Serial(I2C), GPIO， Timers,PWM, 12-bit ADC,DAC,Comparators等，成熟底層協(xié)議棧固化在ROM中，可以滿(mǎn)足各 種應(yīng)用的需求。應(yīng)用中可采用芯片內(nèi)置天線，也可以利用其提供的天線接口選用其他相應(yīng) 的天線。為了減輕主控芯片的TCP/IP數(shù)據(jù)包處理負(fù)擔(dān)，該網(wǎng)關(guān)采用全硬件化的TCP/IP協(xié) 議棧網(wǎng)絡(luò)模塊芯片WIZ100SR來(lái)完成TCP/IP數(shù)據(jù)的處理，通過(guò)數(shù)據(jù)/地址總線與主控單片 機(jī)相連，充分保證數(shù)據(jù)的處理速度。WIZ100SR是一個(gè)網(wǎng)關(guān)模塊/協(xié)議轉(zhuǎn)換器，可以將RS-232 協(xié)議轉(zhuǎn)換為T(mén)CP/IP協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)JN5139與控制中心的雙向通信，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)量和控 制。通過(guò)以太網(wǎng)和基于TCP/IP協(xié)議連接到現(xiàn)有裝備的RS-232串行接口管理和設(shè)備控制。 無(wú)線微控制模塊JN5139負(fù)責(zé)接收無(wú)線數(shù)據(jù)，然后將接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)串口(UARTl)把收到的數(shù)據(jù)交付WIZ100SR做網(wǎng)絡(luò)封包處理。因此，需要發(fā)到遠(yuǎn)程服務(wù)器的數(shù)據(jù)，只需通過(guò)UARTl 發(fā)給WIZ100SR由其轉(zhuǎn)交即可。(2)智能節(jié)點(diǎn)控制器本實(shí)用新型的智能節(jié)點(diǎn)控制器的主控芯片采用了 Jermic無(wú)線微控制模塊 JN5139，控制板結(jié)構(gòu)框架如圖4所示。智能節(jié)點(diǎn)控制板由無(wú)線微控制模塊JN5139、傳感器、 供電與電源管理電路和控制開(kāi)關(guān)電路等組成，工作電壓為DC 5V。為便于Jennie JN5139模 塊對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的控制，傳感器輸入信號(hào)和節(jié)點(diǎn)控制方式可由用戶(hù)根據(jù)需要選擇。網(wǎng)絡(luò)具有 魯棒性，任意節(jié)點(diǎn)故障不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成影響，重啟或重新上電網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)將 會(huì)自動(dòng)加入網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)恢復(fù)。本實(shí)用新型可用于道路照明控制，給出一種基于ZigBee無(wú)線技術(shù)的分布式燈光 智能控制方案，某一路段中的LED路燈可看作分布式終端節(jié)點(diǎn)。智能節(jié)點(diǎn)控制器將用作LED 路燈控制器，能夠根據(jù)環(huán)境亮度、行人等信息實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)路燈的亮度。當(dāng)節(jié)點(diǎn)控制器上電 后，會(huì)自動(dòng)的組成一個(gè)分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)DWNet。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制器收到遠(yuǎn)程的一個(gè)LED路燈 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的把該節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息添加到數(shù)據(jù)庫(kù)中。該網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制器還可 以通過(guò)串口與控制中心連接，通過(guò)該接口，可以使用串行命令來(lái)操作控制。LED路燈控制器 上電后，程序?qū)?huì)根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)度(光敏傳感器采集數(shù)據(jù))、行人信息(紅外傳感器采集數(shù) 據(jù))以及定時(shí)時(shí)鐘設(shè)定的值等來(lái)控制與調(diào)整燈光，無(wú)線微控制模塊芯片JN5139將對(duì)傳感器 數(shù)據(jù)和其他信息進(jìn)行處理并發(fā)出控制指令，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)電路驅(qū)動(dòng)控制LED路燈節(jié)點(diǎn)。如 果有一個(gè)DWNet網(wǎng)絡(luò)存在，則直接加入該網(wǎng)絡(luò)?；贒WNet協(xié)議棧的路由節(jié)點(diǎn)可以路由其 它節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息。當(dāng)LED路燈節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)后，該節(jié)點(diǎn)就處于聯(lián)機(jī)的模式，會(huì)定時(shí)上報(bào)自 己的傳感器數(shù)據(jù)以及有關(guān)數(shù)據(jù)包的狀態(tài)統(tǒng)計(jì)等信息。DWNet網(wǎng)絡(luò)無(wú)線路由節(jié)點(diǎn)控制器可以 根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)度、行人信息或?qū)崟r(shí)時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)對(duì)LED路燈的智能控制。LED路燈的亮度強(qiáng)弱也 可以通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)來(lái)控制，在節(jié)點(diǎn)中不用設(shè)置亮度傳感器，可由節(jié)點(diǎn)接收到遠(yuǎn)程服務(wù)器的 亮度值后對(duì)LED亮度進(jìn)行控制。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制器工作流程如圖5所示。上述對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實(shí)用 新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明 的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本實(shí)用新型不限于這里 的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，對(duì)于本實(shí)用新型做出的改進(jìn)和修改都 應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種基于ZigBee技術(shù)的分布式控制器，用于控制無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的分布式終端節(jié)點(diǎn)，其特征在于該控制器包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊和與其連接的終端節(jié)點(diǎn)控制模塊，所述終端節(jié)點(diǎn)控制模塊包括分別與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊連接的若干終端節(jié)點(diǎn)控制器；所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊包括無(wú)線微控制模塊芯片和與該無(wú)線微控制模塊芯片通過(guò)數(shù)據(jù)總線和地址總線連接的固件協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)模塊芯片。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee技術(shù)的分布式控制器，其特征在于所述終端 節(jié)點(diǎn)控制模塊包括無(wú)線微控制模塊芯片、分別與無(wú)線微控制模塊芯片連接的傳感器、電源 管理電路以及控制開(kāi)關(guān)電路。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種基于ZigBee技術(shù)的分布式控制器，其特征在于所述 終端節(jié)點(diǎn)控制模塊為L(zhǎng)ED路燈控制器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee技術(shù)的分布式控制器，其特征在于所述無(wú)線 微控制模塊芯片為Jennie JN5139。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于ZigBee技術(shù)的分布式控制器，其特征在于所述固件 協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)模塊芯片為WIZnet WIZ100SR。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于ZigBee技術(shù)的分布式控制器，用于控制無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的分布式終端節(jié)點(diǎn)，其特征在于該控制器包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊和與其連接的終端節(jié)點(diǎn)控制模塊，所述終端節(jié)點(diǎn)控制模塊包括分別與網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊連接的若干終端節(jié)點(diǎn)控制器；所述網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)控制模塊包括無(wú)線微控制模塊芯片和與該無(wú)線微控制模塊芯片通過(guò)數(shù)據(jù)總線和地址總線連接的固件協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)模塊芯片。基于分布式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的該控制器可以根據(jù)環(huán)境光強(qiáng)度、行人信息或?qū)崟r(shí)時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)對(duì)LED路燈的智能控制。
文檔編號(hào)H04W84/18GK201690477SQ20102010813
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者曲毅, 郝進(jìn)偉, 陳海峰 申請(qǐng)人:煙臺(tái)毅康電子科技有限公司