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ZigBee无线网络技术的自动控制系统研究论文[全文5篇]

第一篇：ZigBee无线网络技术的自动控制系统研究论文前言随着自动控制系统的发展，其在越来越多的行业中发挥了重要的作用。当前系统中的设备通过电缆来连接，从而形成了很大的限制性，为了拓宽系统控制的范围，在系统中应用了ZigBee无线网络技术，这种技术具备成本低、易维护、自我修复等优点，可以实现远程自动控制。与现有的自动控制系统有线网络相比，基于ZigBee无线网络技术的自动控制系统将会具备更加优越的性能，从而提升运行的稳定性及可靠性。1自动控制系统的硬件设计1.1发射模块传感器在进行信号发送时，发送的为4~20mA的标准电流信号，发射模块接收到信号之后，需要对信号进行转换，变为电磁波无线之后在发射出去，而这就是发射模块的功能。发射模块的硬件具有固定的结构，接收到传感器的信号之后，首先由I/V变换电路对信号进行变换，经过变换之后，标准电流信号由4~20mA变为1~5V，随后，变化之后的信号经过零点迁移电路，成为0~4V电压，再经过A/D转换器以及单片机之后，变成电磁波无线信号，实现与下位机之间的通信。在进行发射模块硬件电路设计时，首先要对使用的元器件进行了解，在自动控制系统中，所使用的微控制器的型号为P89LPC935，该型号为单片封装，处理器结构的性能非常高，在执行命令时，所需的时间比较少，同时，此种型号的微控制器中集合了很多系统级的功能，使用之后可以大量的减少元器件的数量，降低系统成本；射频芯片的型号为CC1100，此种芯片具备可编程的特点，而且与ZigBee协议之间具备较高的一致性，在低功耗无线应用中，适用性非常强；ADS7829是发射模块硬件电路中一个重要的元件，此种型号的元件所具备的采样速率是非常快的；在I/V变换电路中，主要的功能就是信号变换，在选择元件时，采用了无源I/V变换；零点迁移电路为LM358，在LM358内部，设置了两个双运算放大器，这两个部件之间相互独立，在单电源中具备比较高的适用性。在明确电路元器件的型号和功能之后，就需要进行发射模块硬件电路设计。1.2接收模块接收模块硬件电路设计的步骤与发射模块是相同的，首先需要明确各个元器件的型号及功能。在接收模块中，包含四个部分：射频芯片、单片机、D/A转换器、V/I转换电路。实际上，接收模块的工作流程就是将发射模块逆过来。D/A转换器选择的型号为TLV5617，此种芯片的接口为SPI接口，输入时的通道为单个，输出时的通道为双通道，芯片的输入端与发射模块单片机的接口需要进行有效地连接；V/I转换器选择的为集成的AD694型号，通过转换器的转换，将接收到的信号还原为4~20mA标准电流信号。这两个部分的元件型号确定之后，就需要根据其功能及相关的要求来进行电路设计。1.3PCB电磁兼容在进行PCB设计的过程中，电磁兼容是必须要考虑的，只有电磁兼容性能比较优异，才能保证PCB设计的合理性及科学性，具体说来，应该注意四个方面的问题：①在进行电源线设计时，为了将环路电阻减少，就需要将电源线的宽度增加，同时，在进行电源线的走向设计时，要与数据传递的方向保持一致，这样一来，抗噪声的能力才会比较好；②在进行集成芯片的电源输入设计时，要设置滤波电容，位置为电源输入脚；③为了保证晶振的正常运转，在晶振信号线附近要避免其他信号的穿过；④为了将寄生耦合降低，元件面与焊接面之间不能出现平行。2自动控制系统的软件设计2.1需解决的问题自动控制系统在应用ZigBee无线网络技术进行软件设计时，首先需要解决可靠性以及延时两个方面的问题。对于可靠性，要从硬件设计及软件设计两个方面来保证，通过电路的合理设计以及软件的科学编程，来提升自动控制系统运行的可靠性；对于延时，延时的存在会在很大程度上影响系统的可靠性、稳定性，不过在系统中应用了ZigBee技术之后，延时问题也被有效的解决。这样一来，通过ZigBee无线网络技术在自动控制系统中的应用，有效的解决了可靠性及延时的问题。2.2发射模块①进行初始化程序设计。针对微控制器的型号，在进行软件设计时，就需要选择I/O口输出模式，为了保证I/O输出模式的正常使用，I/O口模式要保证正确的配置，通常来说，I/O口配置寄存器决定了其模式。I/O口模式配置完成之后，需要进行SPI寄存器初始化，在SPI寄存器中，包含主模式和从模式两种操作形式，这两种模式所具备的速率是非常快的。初始化完成之后，要将开门狗关闭，并将外部中断开启。②CC1100初始化程序设计。在CC1100中，微控制器为其接口显示，在进行初始化程序设计时，要对寄存器进行正确的配置。③发射模块软件程序设计。无线收发模块的电源来源为电池，为了保证其具备较长的使用寿命，就需要将系统的工作时间尽量的减低，在非工作状态时，系统需要处于睡眠状态，基于此，