工業(yè)無線控制與檢測(cè)

趙清湘無線數(shù)據(jù)傳輸在工業(yè)控制上的應(yīng)用1、無線遙控；2、無線聯(lián)鎖；3、控制與檢測(cè)數(shù)據(jù)以無線方式傳輸；

……

無線數(shù)據(jù)傳輸在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)上的應(yīng)用

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是將具有感知、監(jiān)控能力的各類采集或控制傳感或控制器以及泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)通信、智能分析等技術(shù)不斷融入到工業(yè)生產(chǎn)過程各個(gè)環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)監(jiān)視更全面，匹配更好的控制措施，從而大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗，最終實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能化的新階段。

網(wǎng)絡(luò)是構(gòu)成工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的核心之一，網(wǎng)絡(luò)分為有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)。無線控制與檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可以使得傳感器的布線成本大大降低，有利于傳感器功能的擴(kuò)展，因此吸引了國(guó)內(nèi)外眾多企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注。無線信號(hào)傳輸?shù)慕橘|(zhì)聲控紅外微波無線電波（射頻，RF）麥克斯韋電磁場(chǎng)理論結(jié)論一.變化的電場(chǎng)在周圍空間（激發(fā)）產(chǎn)生磁場(chǎng)。這個(gè)磁場(chǎng)實(shí)質(zhì)是由運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生的。奧斯特實(shí)驗(yàn)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論結(jié)論二：變化的磁場(chǎng)在周圍空間（激發(fā)）產(chǎn)生電場(chǎng)法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論麥克斯韋電磁場(chǎng)理論兩大要點(diǎn)：【要點(diǎn)1】變化的磁場(chǎng)在周圍空間（激發(fā)）產(chǎn)生電場(chǎng)；

【要點(diǎn)2】變化的電場(chǎng)在周圍空間（激發(fā)）產(chǎn)生磁場(chǎng)。

變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是相互聯(lián)系的，形成一個(gè)不可分離的統(tǒng)一的場(chǎng)，這就是電磁場(chǎng)．麥克斯韋電磁場(chǎng)理論

如果在空間某處發(fā)生了非均勻變化的電場(chǎng)，就會(huì)在空間引起變化的磁場(chǎng)，非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化的電場(chǎng)……這樣，變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)并不局限于空間某個(gè)區(qū)域，而是由近及遠(yuǎn)向周圍空間傳播開去。這種在空間傳播的交變電磁場(chǎng)，就是電磁波。麥克斯韋電磁場(chǎng)理論

按照這樣的思路，1888年，德國(guó)科學(xué)家赫茲經(jīng)過20年的潛心研究，終于在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了電磁波的存在。從此，人類進(jìn)入無線電通信時(shí)代。

1893年，特斯拉展示了他的無線通信技術(shù)；1898年，特斯拉制造了第一艘無線電遙控船，成為無線電的發(fā)明者；

1901年，馬可尼成功的實(shí)現(xiàn)了跨大西洋無線電通信。各種電磁波的特點(diǎn)和用途γ射線的穿透力很強(qiáng)，對(duì)生物的破壞力很大。用于金屬探傷、治療癌癥的放療X射線：倫琴射線，穿透力強(qiáng)，拍X光，X射線能夠穿透物質(zhì)，可以用于人體透視，檢查金屬零件內(nèi)部的缺陷紫外線：有著顯著的化學(xué)效應(yīng)和熒光效應(yīng)。殺菌?？梢姽猓喝搜劭梢姷碾姶挪t外：熱效應(yīng)強(qiáng)，紅外發(fā)熱，夜視儀、紅外成像，紅外制導(dǎo)，太陽光的熱量主要通過紅外線傳到地球。微波：微波爐、微波通信，雷達(dá)（無線電定位技術(shù)），直線傳播無線電波：廣播、通信電磁波的產(chǎn)生要產(chǎn)生電磁波，就要產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，要產(chǎn)生變化的電磁場(chǎng)，就要產(chǎn)生變化的電流；大小和方向都隨時(shí)間周期性變化，且變化很快的高頻交變電流，稱為振蕩電流，能產(chǎn)生振蕩電流的電路，稱為振蕩電路；LC振蕩電路電磁波的發(fā)射1.要有效發(fā)射電磁波，振蕩電路必須滿足兩個(gè)條件：⑴要有開放電路⑵振蕩頻率足夠高調(diào)制方法一：調(diào)幅AM調(diào)制方法二：調(diào)頻FM模擬調(diào)制

要想讓電磁波傳送信號(hào)，還需讓電磁波隨信號(hào)的變化而變化。為了傳送聲音、文字、圖象等信號(hào)，首先要把傳遞的信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。但這種電信號(hào)的頻率較低（聲音信號(hào)頻率只有幾百至幾千赫茲，圖象信號(hào)頻率也不過上萬赫茲），不能直接發(fā)射出去，需要將這種低頻電信號(hào)加到高頻振蕩電流上發(fā)射出去，這個(gè)過程就是調(diào)制。數(shù)字調(diào)制ASK（AmplitudeShiftKeying幅移鍵控），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)帶寬的要求小，缺點(diǎn)是抗干擾能力差FSK（FrequencyShiftKeying頻移鍵控)相比于ASK需要更大的帶寬PSK(PhaseShiftKeying相移鍵控)更復(fù)雜，但是具有較好的抗干擾能力無線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層

它們分別對(duì)應(yīng)于用載波（正弦波）的幅度、頻率和相位來傳遞數(shù)字基帶信號(hào)一種AM調(diào)制器

話筒相當(dāng)于一個(gè)聲控滑動(dòng)變阻器，將聲音信號(hào)加載到載波信號(hào)上，話筒就是調(diào)制器。為了使開放電路中產(chǎn)生振蕩電流，常用如圖所示的方法，使振蕩器的線圈L2靠近開放振蕩電路的線圈L1。當(dāng)振蕩器中產(chǎn)生高頻振蕩電流時(shí)，由于互感作用，就可以在開放振蕩電路中產(chǎn)生相同頻率的振蕩電流，這種方法叫做感應(yīng)耦合。

電磁波的接收與處理1）電諧振：當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時(shí)，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強(qiáng)，這種現(xiàn)象叫做電諧振，相當(dāng)于機(jī)械振動(dòng)中的共振。2）使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫做調(diào)諧電路。3）檢波：從接收到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信號(hào)，叫做檢波，它是調(diào)制的逆過程，因此也叫解調(diào)。天線基本理論

作為無線通信系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵部件，天線主要是用來發(fā)射或接收電磁波，因此可以將天線看成是無線電磁波的出口與入口。對(duì)于發(fā)射機(jī)，高頻電流經(jīng)過饋線送到發(fā)射天線，發(fā)射天線將高頻電流變成電磁波，向規(guī)定的方向發(fā)射出去：而對(duì)于接收機(jī)，則是將來自一定方向的電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流，通過饋線送入接收機(jī)的輸入回路。ISM頻段

ISM(IndustrialScientificMedical)Band，此頻段主要是開放給工業(yè)，科學(xué)、醫(yī)學(xué)，三個(gè)主要機(jī)構(gòu)使用，該頻段是依據(jù)美國(guó)聯(lián)邦通訊委員會(huì)(FCC)所定義出來，屬于FreeLicense，并沒有所謂使用授權(quán)的限制。

ISM頻段在各國(guó)的規(guī)定并不統(tǒng)一。如在美國(guó)有三個(gè)頻段902-928MHz,2400-2483.5MHzund5725-5850MHz，而在歐洲900MHz的頻段則有部份用于GSM通信。

2.4GHz為各國(guó)共同的ISM頻段。因此無線局域網(wǎng)，藍(lán)牙，ZigBee等無線網(wǎng)絡(luò)，均可工作在2.4GHz頻段上。315mHz也是我國(guó)的ISM頻段。紅外線的特點(diǎn)1、紅外線是一種電磁波。它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。2、自然界中的一切物體，只要它的溫度高于絕對(duì)溫度(-273℃)就存在分子和原子無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，其表面就不斷地輻射紅外線。利用這一特性，科學(xué)家研制了紅外攝像機(jī)、夜視儀等設(shè)備3、紅外檢測(cè)與故障診斷的基本原理就是通過探測(cè)被診斷設(shè)備表面的紅外輻射信號(hào)，從而獲得設(shè)備的熱狀態(tài)特征，并根據(jù)這種熱狀態(tài)及適當(dāng)?shù)呐袚?jù)，作出設(shè)備有無故障及故障屬性、出現(xiàn)位置和嚴(yán)重程度的診斷判別。4.紅外成像設(shè)備只能反映物體表面的溫度。

紅外無線傳輸

紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)(IRDA)將紅外數(shù)據(jù)通訊所采用的光波波長(zhǎng)的范圍限定在850nm至900nm之內(nèi)。由于紅外線的波長(zhǎng)較短，對(duì)障礙物的衍射能力差，所以更適合應(yīng)用在需要短距離無線通訊的場(chǎng)合，進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直線數(shù)據(jù)傳輸。紅外無線控制不受電磁波干擾，可靠性高。

用近紅外作為遙控光源，是因?yàn)槟壳凹t外發(fā)射器件(紅外發(fā)光管)與紅外接收器件(光敏二極管、三極管及光電池)的發(fā)光與受光峰值波長(zhǎng)一般為0.8um~0.94um，在近紅外光波段內(nèi)，二者的光譜正好重合，能夠很好地匹配，可以獲得較高的傳輸效率及較高的可靠性。

紅外與藍(lán)牙的對(duì)比1．距離紅外：對(duì)準(zhǔn)、直接、0-10米，單對(duì)單藍(lán)牙：10米左右，加強(qiáng)信號(hào)后最高可達(dá)100米，可以繞彎，可以不對(duì)準(zhǔn)，可以不在同一間房間，鏈接最大數(shù)目可達(dá)7個(gè)，同時(shí)區(qū)分硬件。2.速度紅外：慢藍(lán)牙：快3.成本

藍(lán)牙稍貴結(jié)論：隨著科學(xué)的進(jìn)步，紅外數(shù)傳已經(jīng)逐漸在退出市場(chǎng)，逐漸被USB連線和藍(lán)牙所取代。但在家電遙控方面，紅外還有著無可替代的作用。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。因此，紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離（小于10米）遙控中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外遙控優(yōu)點(diǎn)常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。應(yīng)用編/解碼專用集成電路芯片來進(jìn)行控制操作，如下圖所示。發(fā)射部分包括鍵盤矩陣、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括光、電轉(zhuǎn)換放大器、解調(diào)、解碼電路。紅外遙控系統(tǒng)的組成紅外線遙控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1、紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料；

2、采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹脂封裝。

3、它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。

紅外發(fā)光管紅外接收頭

紅外一體化接收頭：其內(nèi)部含有高頻的濾波電路，專門用來濾除紅外線合成信號(hào)的載波信號(hào)（38KH），并送出接收到的信號(hào)。當(dāng)紅外線合成信號(hào)進(jìn)入紅外接收頭，在其輸出端便可以得到原先紅外發(fā)射器發(fā)出的數(shù)字編碼。

遙控器的基本組成如圖所示。它主要由形成遙控信號(hào)的微處理器芯片、晶體振蕩器、放大晶體管、紅外發(fā)光二極管以及鍵盤矩陣組成。紅外遙控器（IR）的基本組成

遙控接收器的基本組成紅外遙控接收器的基本組成紅外線遙控接收器的作用是將接收到的紅外線遙控信號(hào)，經(jīng)過放大、解調(diào)和整形后輸出功能指令信號(hào)，送至微處理器進(jìn)行識(shí)別和處理。紅外線信號(hào)傳輸協(xié)議

常用的紅外線信號(hào)傳輸協(xié)議有ITT協(xié)議、NEC協(xié)議、NokiaNRC協(xié)議、Sharp協(xié)議、PhilipsRC－5協(xié)議、PhilipsRC－6協(xié)議，PhilipsRECS－80協(xié)議，以及SonySIRC協(xié)議等。NEC碼分析

編碼采用脈沖位置調(diào)制方式（PPM），利用脈沖之間的時(shí)間間隔來區(qū)分“0”和“1”。NEC碼分析協(xié)議組成：

引導(dǎo)碼，16bit用戶碼（地址碼），8bit命令碼（數(shù)據(jù)碼）及其反碼。引導(dǎo)碼:相當(dāng)于一把鑰匙,單片機(jī)只有檢測(cè)到了引導(dǎo)碼出現(xiàn)了才確認(rèn)接收后面的數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)接收的正確.操作碼:用戶實(shí)際須要的編碼,按下不同的鍵產(chǎn)生不同

的操作碼,待接收端接收到后根據(jù)其進(jìn)行不同的操作.

用戶碼:用來區(qū)分各紅外遙控設(shè)備,使之不會(huì)互相干擾。操作反碼:為操作碼的反碼,目的是接收端接收到所有數(shù)

據(jù)之后,將其取反與操作碼比較,不相等則表示在傳輸過程中

編碼發(fā)生子變化,視為此次接收的數(shù)據(jù)無效,可提高接收數(shù)據(jù)

的準(zhǔn)確性.假如要發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)C8H其客戶碼1為AAH,客戶碼2為55H那么轉(zhuǎn)換成的二進(jìn)制數(shù)為

10101010010101011100100000110111

再加上引導(dǎo)碼要發(fā)送的波形就為:

（數(shù)據(jù)：低位在前，高位在后）由紅外遙控器調(diào)節(jié)的智能電動(dòng)閥微波的特點(diǎn)微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。微波的基本性質(zhì)通常呈現(xiàn)為穿透、反射、吸收三個(gè)特性。對(duì)于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對(duì)于水和食物等就會(huì)吸收微波而使自身發(fā)熱。而對(duì)金屬類東西，則會(huì)反射微波。微波通信是二十世紀(jì)50年代的產(chǎn)物。由于其通信的容量大而投資費(fèi)用?。s占電纜投資的五分之一），建設(shè)速度快，抗災(zāi)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而取得迅速的發(fā)展。

微波通信微波通訊國(guó)家通信網(wǎng)的一種重要通信手段。利用微波進(jìn)行通信具有容量大、質(zhì)量好并可傳至很遠(yuǎn)的距離，普遍適用于各種專用通信網(wǎng)。如電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)、傳真以及彩色電視等均可通過微波電路傳輸。利用微波在星體（包括人造衛(wèi)星、宇宙飛船等航天器）之間進(jìn)行的通信。它包括地球站與航天器、航天器與航天器之間的通信、以及地球站之間通過衛(wèi)星間轉(zhuǎn)發(fā)的衛(wèi)星通信。

3.在同一微波電路上不能使用相同頻率于同一方向，因此微波電路必須在無線電管理部門的嚴(yán)格管理之下進(jìn)行建設(shè)。微波中繼通信示意圖

由于微波的頻率極高，波長(zhǎng)又很短，共在空中的傳播特性與光波相近，也就是直線前進(jìn)，遇到阻擋就被反射或被阻斷，因此微波通信的主要方式是視距通信，超過視距以后需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)。每隔50公里左右，就需要設(shè)置中繼站，將電波放大轉(zhuǎn)發(fā)而延伸。無線電波

1、無線電波是電磁波的一種。頻率大約為10KHz～30GHz，或波長(zhǎng)30000m～10μm的電磁波，由于它是由振蕩電路的交變電流而產(chǎn)生的，可以通過天線發(fā)射和吸收故稱之為無線電波。

2、無線電波頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)傳播損耗越小，覆蓋距離越遠(yuǎn)，繞射能力也越強(qiáng)。但是低頻段單位時(shí)間傳播的信息量小。

3、高頻段頻率資源豐富，系統(tǒng)容量大。但是頻率越高，傳播損耗越大，覆蓋距離越近，繞射能力越弱。常見工業(yè)無線通信模塊的分類ASK（幅移鍵控）超外差模塊，主要用在簡(jiǎn)單的遙控和數(shù)據(jù)傳送。無線收發(fā)模塊，一般要通過單片機(jī)控制無線收發(fā)數(shù)據(jù)，一般為FSK（幅移鍵控）調(diào)制模式。

無線數(shù)傳模塊（包括無線串口模塊），這種模塊廠家已經(jīng)做了單片機(jī)，并且寫好了無線通信部分的程序，可直接通過串口收發(fā)數(shù)據(jù)，使用簡(jiǎn)單，當(dāng)相對(duì)來說成本也比較高。

ASK超外差模塊---315/433MHz無線模塊發(fā)射模塊（發(fā)射芯片XC4388

）接收模塊（XC4366）可以方便地和固定編碼電路、滾動(dòng)碼電路及單片機(jī)接口315M固定碼無線電遙控器PT2262/2272編碼/解碼芯片（固定碼）

在通常使用中，一般采用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼，這時(shí)編碼電路PT2262和解碼PT2272的第1～8腳為地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，3的8次方為6561，所以地址編碼不重復(fù)度為6561組，只有發(fā)射端PT2262和接收端PT2272的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用。名稱管腳說明A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),D0-D57-8、10-13數(shù)據(jù)輸入端，有一個(gè)為“1”即有編碼發(fā)出，內(nèi)部下拉Vcc18電源正端（＋）Vss9電源負(fù)端（－）TE14編碼啟動(dòng)端，用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射，低電平有效；OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端；Dout17編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）名稱管腳說明A0-A111-8、10-13地址管腳,用于進(jìn)行地址編碼,可置為“0”,“1”,“f”(懸空),必須與2262一致,否則不解碼D0-D57-8、10-13地址或數(shù)據(jù)管腳,當(dāng)做為數(shù)據(jù)管腳時(shí),只有在地址碼與2262一致,數(shù)據(jù)管腳才能輸出與2262數(shù)據(jù)端對(duì)應(yīng)的高電平,否則輸出為低電平,鎖存型只有在接收到下一數(shù)據(jù)才能轉(zhuǎn)換Vcc18電源正端（＋）Vss9電源負(fù)端（－）DIN14數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端，來自接收模塊輸出端OSC116振蕩電阻輸入端，與OSC2所接電阻決定振蕩頻率；OSC215振蕩電阻振蕩器輸出端；VT17解碼有效確認(rèn)輸出端（常低）解碼有效變成高電平（瞬態(tài)）PT2262編碼格式

每個(gè)位用兩個(gè)脈沖來代表：兩個(gè)窄脈沖表示“0”；兩個(gè)寬脈沖表示“1”；一個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖表示“F”也就是地址碼的“懸空”。PT2262構(gòu)成的四位發(fā)射電路

編碼芯片PT2262編碼信號(hào)包含地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼，從17腳輸出到射頻發(fā)射。由PT2272構(gòu)成的無線接收電路PT2262每次發(fā)射時(shí)至少發(fā)射4組字碼，PT2272只有在連續(xù)三次檢測(cè)到相同的地址碼加數(shù)據(jù)碼才會(huì)把數(shù)據(jù)碼中的“1”驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端為高電平和驅(qū)動(dòng)VT端(解碼有效端)同步為高電平。315M/433M無線電遙控技術(shù)的應(yīng)用----無線遙控插座315M/433M無線電遙控技術(shù)的應(yīng)用---移動(dòng)式無線遙控開關(guān)315M/433M無線電遙控技術(shù)的應(yīng)用---固定式無線遙控開關(guān)315M/433M無線電遙控技術(shù)的應(yīng)用----天車無線遙控器天車無線遙控器的接線新一代射頻芯片SiliconLabs（芯科科技，美國(guó)），Si4432、Si4438、Si4463等等；Semtech（先科電子，美國(guó)）Sx1212、Sx1276、Sx1278等等；TI（德州儀器，美國(guó)）CC1101等等Nordic（挪威）NRF24L01等等特點(diǎn)：1、與單片機(jī)（MCU）配合，更強(qiáng)的功能；2、抗干擾能力更強(qiáng)，更遠(yuǎn)的傳輸距離；3、更小的尺寸，利于集成Sx1278SX1278是一款基于LoRa擴(kuò)頻跳頻技術(shù)的無線模塊，使其在穩(wěn)定性、低功耗、抗干擾能力、接收靈敏度等方面都具有優(yōu)勢(shì)。射頻芯片的應(yīng)用1射頻芯片的應(yīng)用2--無線串口+=MCU射頻IC無線串口MCU與無線串口模塊之間的連接無線串口的應(yīng)用---無線開關(guān)量控制器無線串口的應(yīng)用----2通道模擬量無線傳送無線數(shù)傳電臺(tái)

電臺(tái)只需要接RS232或者RS485就能進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，就像有線串口一樣使用，可廣泛應(yīng)用于PLC無線通信；數(shù)據(jù)采集設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和電子儀器儀表自動(dòng)化控制；水、電、煤氣，暖氣自動(dòng)抄表收費(fèi)系統(tǒng)；LED屏無線傳輸文字，圖片和無線控制；視頻監(jiān)控云臺(tái)控制，門禁考勤讀卡器等。

無線數(shù)傳電臺(tái)的應(yīng)用一種無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(modbus模塊+數(shù)傳電臺(tái))Modbus模擬量輸入模塊Modbus數(shù)字量輸出模塊Modbus數(shù)字量輸入模塊主機(jī)什么是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WirelessSensorNetworks,WSN)是由部署在監(jiān)視區(qū)域內(nèi)大量成本很低的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信的方式形成的一種多跳自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察值或用戶。正如因特網(wǎng)使得計(jì)算機(jī)能夠訪問各種數(shù)字信息而可以不管其保存在什么地方，傳感器網(wǎng)絡(luò)將能擴(kuò)展人們與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行遠(yuǎn)程交互的能力。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、處理和傳輸三種功能。典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要WSN組網(wǎng)技術(shù)藍(lán)牙無線局域網(wǎng)（IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn),即高速無線網(wǎng)絡(luò)或Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)）Zigbee（IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，一種低功耗、短距離的無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)）

藍(lán)牙、WIFI、Zigbee三種技術(shù)的比較能Wi-Fi通信技術(shù)Wi-Fi（WirelessFidelity，無線高保真）屬于無線局域網(wǎng)的一種，通常是指符合IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，Wi-Fi可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無線方式互相連接。工業(yè)級(jí)WIFI芯片TI的CC3200樂鑫的ESP8266聯(lián)發(fā)科的mt7861工業(yè)級(jí)WIFI芯片的使用方法通常WIFI模塊的用法都是配合主系統(tǒng)芯片來使用，通過uart串口或者SPI來交換數(shù)據(jù)；WIFI芯片也可以作為主芯片直接使用，我們可以在上面直接運(yùn)行程序。由WI-FI組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一般結(jié)構(gòu)WIFI芯片的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)串口與WIFI無線網(wǎng)絡(luò)的透明傳輸采用TI公司的CC3200芯片

WIFI芯片的應(yīng)用WIFI無線串口服務(wù)器----RS232/485轉(zhuǎn)WIFIAP模式:AccessPoint，提供無線接入服務(wù)，允許其它無線設(shè)備接入，提供數(shù)據(jù)訪問。STA模式:Station,類似于無線終端，STA本身并不接受無線的接入。WIFI繼電器模塊藍(lán)牙技術(shù)（Bluetooth）利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信。藍(lán)牙技術(shù)使用的工作頻率為2.4G-2.5G之間，屬于免費(fèi)的ISM（IndustryScienceMedicine）頻段。藍(lán)牙技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)語音、視頻和數(shù)據(jù)的傳輸，其最高的通信速率為1Mb/s，采用時(shí)分方式的全雙工通信，通信距離為10m左右（如果配置功率放大器可以使通信距離達(dá)到100m）。無線藍(lán)牙串口透?jìng)髂KTLSR8266TICC2541藍(lán)牙繼電器模塊ZigBee的概念

ZigBee是一種新興的短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

主要用于近距離無線連接。它依據(jù)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。

ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)主要是為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)傳輸而建立。因此它具備簡(jiǎn)單、方便、穩(wěn)定和低成本等特點(diǎn)。ZigBee技術(shù)特點(diǎn)功耗低：ZigBee節(jié)點(diǎn)工作周期短，收發(fā)數(shù)據(jù)信息功耗低，終端節(jié)點(diǎn)可使用休眠模式，在低功耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號(hào)電池可使用6~24個(gè)月,低功耗僅僅是對(duì)終端節(jié)點(diǎn)而言；成本低：ZigBee設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，免專利費(fèi)；可靠性高：避免收發(fā)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)和沖突機(jī)制，數(shù)據(jù)接收方確認(rèn)機(jī)制避免丟包，網(wǎng)絡(luò)自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠；網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納65,000個(gè)設(shè)備；時(shí)延短：搜索時(shí)延30ms，休眠激活時(shí)延15ms,適合工業(yè)控制場(chǎng)合；安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用AES-128加密算法；有效范圍?。汗?jié)點(diǎn)之間的有效覆蓋范圍10~75米，具體依據(jù)實(shí)際發(fā)射功率大小和各種不同的應(yīng)用模式而定。

ZigBee芯片方案目前ZigBee的實(shí)現(xiàn)方案主要有三種：

1、MCU和RF收發(fā)器分離的雙芯片方案

如：TICC2420+MSP430、FREESCLAEMC13XX+GT60、

MICROCHIPMJ2440+PICMCU2、集成RF和MCU的單芯片SOC方案

如：TICC2530/CC2531、FREESCALEMC1321X、EM250。

3、ZigBee協(xié)處理器和MCU的雙芯片方案

如：JENNICSOC+EEPROM、EMBER260+MCU

在主要的Zigbee芯片提供商中，德州儀器(TI)的Zigbee產(chǎn)品線覆蓋了以上三種方案，飛思卡爾、Ember、Jennic可以提供單芯片方案，Atmel、Microchip等其它廠商大都提供MCU和RF收發(fā)器分離的雙芯片方案。

TI的Zigbee解決方案芯片CC2530/CC2531/CC2538/CC2630軟件Z-Stack協(xié)議棧Z-Stack是TI開發(fā)的符合ZigBee規(guī)范的業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的協(xié)議棧。

IAR與Z-Stack協(xié)議棧IAR集成開發(fā)環(huán)境（IAREMbeddedWorkbenchfor8051），由瑞典IAR公司開發(fā)，這是一個(gè)功能強(qiáng)大的8051系列單片機(jī)集成開發(fā)環(huán)境，支持幾乎所有的標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展構(gòu)架的8051單片機(jī)，支持Z-Stack協(xié)議棧。

IAR開發(fā)最大優(yōu)勢(shì)就是能夠直接使用TI公司提供的協(xié)議棧Z-Stack進(jìn)行開發(fā)，我們只需要調(diào)用API接口函數(shù)。

zigbee協(xié)議?？梢杂糜诰W(wǎng)絡(luò)通信軟件的開發(fā)，用戶只需要安裝zigbee協(xié)議棧即可實(shí)現(xiàn)zigbee網(wǎng)絡(luò)通信的開發(fā)。Z-Stack協(xié)議?；靖拍?--設(shè)備類型:Coordinator(協(xié)調(diào)器)

協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。它也是網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)設(shè)備。協(xié)調(diào)器選擇一個(gè)信道和一個(gè)網(wǎng)絡(luò)ID(也稱之為PANID，即PersonalAreaNetworkID)，隨后啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。一旦網(wǎng)絡(luò)建立，協(xié)調(diào)器的功能就相對(duì)于路由器。

Router(路由器)

路由器的功能主要是：作為普通設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多跳路由協(xié)助子終端設(shè)備完成通訊。需要一直在工作狀態(tài)。

End-Device(終端設(shè)備)

終端設(shè)備沒有特定的維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的責(zé)任，它可以睡眠或者喚醒，因此它可以可以是一個(gè)電池供電設(shè)備。

Z-Stack協(xié)議?；靖拍?--網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋃-Stack協(xié)議棧基本概念---工作頻段ZigBee可使用的頻段有3個(gè)，分別是2.4GHz的ISM頻段、歐洲的868MHz頻段、以及美國(guó)的915MHz頻段，而不同頻段可使用的信道分別是16、1、10個(gè)。

Z-Stack協(xié)議?；靖拍?--PANIDPANID---個(gè)域網(wǎng)地址，用來區(qū)分網(wǎng)絡(luò)，使得同一地區(qū)可以存在多個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)，其取值范圍為0x0000~0x3FFF。Z-Stack協(xié)議?；靖拍?--地址64位IEEE地址，即MAC地址（媒體訪問地址，或者稱為硬件地址），也稱為長(zhǎng)地址，全球唯一，由制造商設(shè)置。16位網(wǎng)絡(luò)地址，也稱為短地址，由協(xié)調(diào)器按照一定的算法分配，用來在網(wǎng)絡(luò)中鑒別設(shè)備和發(fā)送數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。對(duì)于協(xié)調(diào)器來說，短地址始終是0x0000。Z-Stack協(xié)議?；靖拍?--數(shù)據(jù)傳送方式單播傳送：將數(shù)據(jù)傳送給一個(gè)已知網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；組播傳送：將數(shù)據(jù)傳送給多個(gè)已知網(wǎng)絡(luò)地址的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；廣播傳送：將數(shù)據(jù)傳送給所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；CC2530簡(jiǎn)介CC2530是TI開發(fā)的一顆真正的系統(tǒng)芯片(SoC)解決方案。這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的2.4GHzISM波段應(yīng)用，及對(duì)低成本，低功耗的要求。

它結(jié)合一個(gè)高性能2.4GHz射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級(jí)小巧高效的8051控制器。

SOC：系統(tǒng)級(jí)芯片，片上系統(tǒng)，及將CPU、存儲(chǔ)器、模擬量、數(shù)字量等都集成在一塊芯片上，去解決某一特定技術(shù)問題的芯片。CC2530硬件接口◆高性能和低功耗的增強(qiáng)型8051微控制器內(nèi)核；

◆適應(yīng)2.4GHzIEEE802.15.4的RF收發(fā)器；

◆32/64/128/256KB系統(tǒng)可編程閃存、支持硬件調(diào)試；

◆21個(gè)通用I/O引腳（19×4mA，2×20mA）

◆2個(gè)支持多種串行通信協(xié)議的強(qiáng)大USART，支持SPI◆1個(gè)看門狗定時(shí)器；

◆5通道DMA(直接內(nèi)存存取)傳輸；

◆1個(gè)AES安全加密協(xié)處理器；

◆具有8路輸入8～14位ADC；CC2530外接傳感器

溫濕度數(shù)字傳感器