第三章 ZigBee无线单片机
TI 公司的CC2530是真正的系统级SoC芯片,适用于2.4GHz IEEE 802.15.4,ZigBee和RF4CE应用。
CC2530包括了极好性能的一流的RF收发器，工业标准增强型8051 MCU，系统中可编程的闪存，8KB RAM，具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统，以及许多其它功能强大的特性，结合德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee 协议栈（Z-Stack?），提供了一个强大和完整的ZigBee 解决方案。
CC2530可广泛应用在2.4-GHz IEEE 802.15.4系统， RF4CE遥控控制系统，ZigBee系统，家庭/建筑物自动化，照明系统，工业控制和监视，低功耗无线传感器网络，消费类电子和卫生保健等领域。
3.1 CC2530芯片的特点
CC2530是一个真正的用于2.4-GHz IEEE 802.15.4与Zigbee应用的SOC解决方案。这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4 GHz ISM波段应用对低成本、低功耗的要求。它结合了一个高性能2.4 GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧、高效的8051控制器。
CC2530芯片方框图如图3.1所示。内含模块大致可以分为三类：CPU 和内存相关的模块；外设、时钟和电源管理相关的模块，以及射频率相关的模块。CC2530在单个芯片上整合了8051兼容微控制器、ZigBee 射频(RF)前端、内存和FLASH存储器等，还包含串行接口(UART)、模/数转换器(ADC)、多个定时器(Timer)、AESl28安全协处理器、看门狗定时器(WatchDog Timer)、32 kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(Power 0n Reset)、掉电检测电路(Brown Out Detection)以及21个可编程IO口等外设接口单元。
CC2530芯片采用O.18um CMOS工艺生产，工作时的电流损耗为20 mA；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于30 mA或40 mA。CC2530的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。
CC2530的主要特点如下：
●高性能、低功耗、带程序预取功能的8051微控制器内核。
● 32KB/64KB/128KB或256KB的在系统可编程Flash。
● 8KB在所有模式都带记忆功能的RAM。
● 2.4GHz IEEE 802.15.4兼容RF收发器。
●优秀的接收灵敏度和强大的抗干扰性能力。
●精确的数字接收信号强度(RSSI)指示/链路质量指示(LQI)支持。
●最高到4.5dBm的可编程输出功率。
●集成AES安全协处理器，硬件支持的CSMA/CA功能。
●具有8路输入和可配置分辨率的12位ADC。
●强大的5通道DMA。
● IR发生电路。
●带有2个强大的支持几组协议的UART。
●以及1个符合IEEE 802．15．4规范的MAC定时器、1个常规的16位定时器和2个8位定时器。
●看门狗定时器，具有捕获功能的32-kHz 睡眠定时器。
●较宽的电压工作范围(2.0～3.6V)。
●具有电池监测和温度感测功能。
●在休眠模式下仅0.4uA的电流损耗，外部的中断或RTC能唤醒系统。
●在待机模式下低于1uA的电流损耗，外部的中断能唤醒系统。
●调试接口支持，强大和灵活的开发工具。
●仅需很少的外部元件。
图3.1 CC2530方框图
3.2 CC2530引脚图示及描述
1、CC2530采用6mm×6mm的QFN40 封装,共有40个引脚。引脚如图3.2所示。
图3.2 引脚顶视图
2、引脚描述
CC2530全部引脚可分为I／O端口线引脚、电源线引脚和控制线引脚3类。CC2530有21个可编程的I/O 口引脚，PO、P1口是完全的8位口，P2口只有5个可使用的位。通过软件设定一组SFR寄存器的位或字节，可使这些引脚作为通常的I/O口或作为连接ADC、定时器/计数器或UART部件的外围设备接口使用。
CC2530的引脚描述见表3.1所示：
表3.1 CC2530引脚描述
3.3 CC2530片上8051内核
CC2530芯片使用的8051 CPU内核是一个单周期的8051兼容内核。它有三种不同的内存访问总线（SFR，DATA 和CODE/XDATA），单周期访问SFR，DATA 和主SRAM。
它还包括一个调试接口和一个18位输入扩展中断单元。中断控制器总共提供了18个中断源，分为六个中断组，每个与四个中断优先级之一相关。当设备从IDLE模式回到活动模式，任一中断服务请求也能响应。一些中断还可以从睡眠模式（供电模式1-3）唤醒设备。
内存仲裁器位于系统中心，因为它通过SFR总线把CPU和DMA控制器和物理存储器以及所有外设连接起来。内存仲裁器有四个内存访问点，每次访问可以映射到三个物理存储器之一：一个8KB SRAM、闪存存储器和XREG/SFR寄存器。它负责执行仲裁，并确定同时访问同一个物理存储器之间的顺序。
增强型8051内核
增强型8051内核使用8051指令集。指令运行比标准的8051更快，因为：
●每条指令1个时钟周期，而普通8051为每条指令12个时钟周期。
●除去了被浪费掉的总线状态:
因为1条指令周期是和可能的存储器获取对齐的，大部分单指令的执行时间为1个系统时钟周期。为了速度的提高，CC2530增强型内核还增加了两个部分：另一个数据指针以及扩展的18个源的中断单元。
● CC2530内核的目标代码兼容标准8051微处器。换句话说，CC2530的8051目标码与标准8051完全兼容，可以使用标准8051的汇编器和编译器进行软件开发，所有CC2530的8051指令在目标码和功能上与同类标准的8051产品完全等价。不管怎样，由于CC2530的8051内核使用不同于标准的指令时钟，且外设如定时器、串口等不同于标准的8051，因此在编程时与标准的8051代码略有不同。
存储空间
CC2530包含1个DMA控制器。8 KB静态RAM(SRAM)。32 KB、64 KB、128 KB或256KB的片内提供在系统可编程的非易失性存储器(FLASH)。8051 CPU结构有4个不同的存储器空间。8051有独立的程序存储器和数据存储器空间。
1、CODE程序存储器空间：
一块只读程序存储器空间，
地址空间为64KB。如图3.3所示。
2、DATA数据存储器空间：
一块8位的可读/可写的数据储器空间，可通过单周期的CPU指令直接或间接存取。
地址空间为256字节，低128字节可通过直接或间接寻址访问，
而高128字节只能通过问接寻址访问。
3、XDATA数据存储器空间：
一块16位的可读/可写的数据存储空间，
通常访问需要4、5个指令周期，地址空间为64KB。如图3.4所示。
4、SFR特殊功能寄存器：
一块可通过CPU的单周期指令直接存取的可读/可写寄存器空间。
地址空间为128 字节，特殊功能寄存器可进行位寻址。
以上4块不同的存储空间构成了CC2530的存储器空间，可通过存储管理器来进行统一管理。为方便DMA 传送和硬件调试，此4块存储器空间在器件中是部分重叠的。关于这4块存储空间是如何映射到3个物理空间的(FLASH、SRAM、SFR)，请查看图3.3和图3.4。
图3.3 程序存储器空间
图3.4 片外数据存储器空间(显示SFR和DATA映射)
特殊功能寄存器
特殊功能寄存器控制CC2530的8051内核以及外设的各种重要功能。大部分的CC2530特殊功能寄存器与标准8051特殊功能寄存器功能相同，小部分与标准8051的不同。不同的特殊功能寄存器主要用于控制外设以及射频收发功能。
表3.2 列出了所有特殊功能寄存器的地址。大写字母为CC2530的特殊功能寄存器，小写字母为标准8051的特殊功能寄存器。
下面我们来了解一下CC2530的8051内核的内在寄存器。
1、数据指针DPTR0与DPTR1
2个数据指针，DPTR0与DPTR1，可加快数据块在存储器之间的交换速度。
2、寄存器R0～R7
CC2530提供了4组工作寄存器，每组包括8个功能寄存器。这4组寄存器分别映射到数据寄存器空间的Ox00～0x07、Ox08～0x0F、OxlO～0x17、Oxl8～OxlF。每个寄存器组包括8个8位寄存器R0～R7。可以通过程序状态字PSW来选择这些寄存器组。
3、程序状态字PSW
程序状态字包含一些反映CPU状态的位，程序状态字可作为特殊功能器访问。
程序状态字包括进位标志、辅助进位标志、寄存器组选择、溢出标志以及奇偶标志等。其余2位没有定义而留给用户定义。
4、累加器ACC
ACC是累加器。.是大部分算术指令、数据传输及其它指令的源及目的存储器。
5、寄存器B
B寄存器用于在乘除法运算指令时，提供第2个8位的参数。
6、堆栈指针SP
堆栈驻留在数据存储器空间并向上生长，通过PUSH和POP指令进行堆栈操作。当复位时，堆栈初始化到0x07,如进行一次PUSH操作，则其值为0x08,就会和第二个寄存器组的R0重合，所以SP应初始化到一个不同位置，一个不被使用的数据存储器地址。
表3.2 特殊功能寄存器地址对应表
3.4 CC2530主要特征外设
CC2530有21个数字I/O引脚，能被配置为通用数字I/O口或作为外设I/O信号连接到ADC、定时器、或串口外设。
输入/输出接口
CC2530包括3组输入/输出(I/O)口，分别是P0、P1、P2。其中，P0和P1分别有8个引脚，P2有5个引脚，共21个数字I/O引脚。这些引脚都可以用作通用的I/O端口，同时通过独立编程还可以作为特殊功能的输人/输出，通过软件设置还可以改变引脚的输入/输出硬件状态配置。
1、CC2530的I/O引脚具有以下功能：
●作输入口时，可选择输入弱上拉或下拉
●所有I/O引脚均可作为外部中断输入引脚。
●外部中断接口也可以用于从睡眠模式唤醒器件，
2、2530的I/O寄存器有：P0、P1、P2、PERCFG、POSEL、P1SEI。P2SEL、PODlR、P1DIR、P2DIR、POINP、P1INP、P2INP、POIFG、P1IFG、P2IFG、PICTL、P1IEN。
Px(x为0、1或2)：引脚输出，或输入引脚状态。
PERCFG为外设控制寄存器，选择哪个外设功能。
PxSEL(x为0、1或2)：为端口功能选择寄存器，选择是I/O口还是外设接口功能。
PxDIR(x为0、1或2)：为端口方向寄存器，选择是输入还是输出。
PxINP(x为0、1或2)：为端口模式寄存器，选择输入上拉、下拉，还是三态。
PxIFG(x为0、1或2)：端口中断状态标志寄存器，某I/O口有中断时，对应位置1。
PICTL：端口中断控制，是上升沿中断还是下降沿中断
PxIEN(x为0、1或2)：中断使能寄存器。某位置1，则对应中断使能。
直接存取(DMA)控制器
中断方式解决了高速内核与低速外设之间的矛盾，从而提高了单片机的效率。但在中断方式中，为了保证可靠地进行数据传送，必须花费一定的时间，如重要信息的保护以及恢复等，而它们都是与输入/输出操作本身无关的操作。因此对于高速外设，采用中断模式就会感到吃力。为了提高数据的存取效率，CC2530专门在内存与外设之间开辟了一条专用数据通道。这条数据通道在DMA控制器硬件的控制下，直接进行数据交换而不通过8051内核，不用I/O指令。
DMA控制器可以把外设(如ADC、射频收发器)的数据移到内存而不需要CC2430内核的干涉。这样，传输数据速度上限取决于存储器的速度。采用DMA方式传送时，由DMA控制器向8051内核发送DMA请求，内核响应DMA请求，这时数据输入/输出完全由DMA控制器指挥。
1、DMA控制器主要具有以下特征：
● 5个独立的DMA通道。
● 3个可配置的通道优先级。
● 32个可配置的传输触发事件。
●独立控制的源与目的地址。
●单个的、块的、或批传输数据模式。
●数据传输长度可变。
●可进行字、位操作。
2、DMA控制寄存器有：
DMAARM(DMA通道使能)、DMAREQ(DMA通道初始请求及状态)、DMAIRQ(DMA中断标志)、DMA0CFGL(DMA通道0配置低地址)以及DMA0CFGH(DMA通道0配置高地址)，DMA1CFGL(DMA通道1～4配置低地址)、DMA1CFGH(DMA通道1～4配置高地址)。
定时器（Timer）
CC2530包含2个16位的定时器/计数器(Timer1和Timer2)和2个8位的定时器/计数器(Timer3和Timer4)。其中Timer2主要用于MAC的定时器。
Timer1、Timer3、Timer4为支持典型的如输入、捕获、输出比较与PWM功能的定时器/计数器。
这些功能和标准的8051是差不多的。我们下面重点介绍Timer2。
Timer2主要用于802.15.4 CSMA-CA算法与802.15.4 MAC层的计时。如果定时器2与睡眠定时器一起使用，当系统进人低功耗模块时，定时器2将提供定时功能，使用睡眠定时器设置周期。
Timer2的特点如下：
● 16位定时/计数器。提供16ms/320ms的符号/帧周期。
●可变周期，可精确到31．25 ns。
●带2个16位比较功能定时器。
● 24位溢出计数。
●带2个24位溢出比较功能。
●帧首定界符捕捉功能。
●定时器启动/停止同步于外部32.768KHz时钟以及由睡眠定时器提供定时。
●比较和溢出产生中断。
●具有DMA触发能力。
复位后，定时器2处于定时器空闲模式，定时器2停止。当T2CTRL.RUN设置为1时，定时器2启动运行并进入运行模式。此时，定时器2要么立即运行，要么同步于32.768 KHz 时钟运行。可通过向T2CTRL.RUN写入O来停止正在运行的定时器2。此时，定时器2将进入空闲模式，定时器2停止要么立即执行，要么同步于32.768KHz时钟执行。
定时器2不仅只用于定时，而且与普通的定时器一样，它也是一个16位的计数器。
定时器2使用的寄存器如下：
T2MSEL: 定时器2多功能选择寄存器。
T2M1: 定时器2多功能计数值高字节。
T2M0: 定时器2多功能计数值低字节。
T2MOVF2: 定时器2溢出计数2。
T2MOVF1: 定时器2溢出计数1。
T2MOVF0: 定时器2溢出计数0。
T2IRQF: 定时器2中断标志。
T2IRQM: 定时器2中断屏蔽。
T2CSPCNF：定时器2事件输出配置。
T2CTRL: 定时器2配置。
14位模/数转换器(ADC)
CC2530的ADC支持14位的模/数转换，这跟一般的单片机8位ADC不同，如图3.5所示。这个ADC包括1个参考电压发生器和8个独立可配置通道。转换结果可通过DMA写到存储器中。有多种操作模式。
图3.5 ADC方框图
1、CC2530的ADC具有以下特征：
● ADC转换位数8～14位可选。
● 8个独立输入通道，可配置为单端或双端输入。
●参考电压可选择内部、外部单端、外部双端或AVDD5。
●可产生中断；
●转换完成可触发DMA；
●温度检测传感输人；
●电池电压检测输入。
当使用ADC时，P0口必须配置成ADC输入。把P0相应的引脚当作ADC输入使用时，寄存
器ADCCFG相应的位应设置为1；否则寄存器ADCCFG的各位初始值为0，则不当作ADC输入使用。ADC完成顺序模/数转换以及把结果送至内存（使用DMA模式）时，不需要CPU的干预
2、ADC寄存器包括：
● ADCL: ADC数据采集值低字节。
● ADCH: ADC数据采集值高字节。
● ADCCONl：ADC控制寄存器1，启动、启动方式设置及转换是否完成指示。
● ADCCON2: ADC控制寄存器2，顺序转换的通道、分辨率设置，及参考电压选择。
● ADCCON3: ADC控制寄存器3，单通道转换的通道号、分辨率设置，及参考电压选择。
串行通信接口(USART)
CC2530有2个串行接口：USART0和USART0。可以独立操作在异步UART模式或同步SPI 模式。2个USART有相同的功能，对应分配到不同的I/O口，2线制或4线制，硬件流控支持。
1、UART模式时有如下特点：
● 8位或9位数据负载。
●奇、偶，或无奇偶校验。
●可配置起始或停止位位数。
●可配置最高位还是最低位先发送。
●独立的接收和发送中断。
●独立的接收和发送DMA触发。
●奇偶错误与帧格式错误状态指示。
2、USART寄存器包括：
● UxCSR: USART x UART及SPI控制及状态寄存器。
● UxUCR: USART x UART 控制寄存器。
● UxGCR: USART x 处理方式控制寄存器。
● UxDBUF:USART x 接收/发送数据缓存区。
● UxBAUD:USART x 波特率控制寄存器。
AES-128安全协处理器
CC2530的数据加密由一个支持先进的高级加密技术标准AES的协处理器来实现。该协处理器允许加密/解密时，最小化CPU的使用率。
1、AES-128安全协处理器具有如下特征：
●支持IEEE 802.15.4下的所有安全处理。
● ECB、CBC、CFB、OFB、CTR和CBC-MAC多种加密模式。
●硬件支持CCM加密模式。
● 128位数据加密密匙。
●具有MDA传输触发能力。
2、加密/解密一组信息，必须经过以下步骤：
1）加载密钥；
2）加载初始化向量(IV)；
3）加密/解密上传下载的数据。
AES安全协处理器工作在128位。一组128位的数据下载到协处理器中加密，必须在下一组数据送至协处理器前完成加密。每组数据送至协处理器加密前，必须给协处理器一个开始指令。
由于AES协处理器加密的数据都是以128位为一组的，因此当一组数据不足128位时，必须在后面添加O后才能把数据送至协处理器加密。
3、CC2530的内核CPU使用如下3个特殊功能寄存器与AES协处理器进行通信：
1）ENCCS：加密控制和状态寄存器；
2）ENCDI，加密输入寄存器；
3）ENCDO，加密输出寄存器。
CPU直接读/写寄存器状态；对输入/输出寄存器的访问，应使用DMA执行。当AES协处理器使用DMA时，必须使用2个DMA通道，一个用于数据输入，另一个用于数据输出。在把开始指令写入ENCCS寄存器前必须初始化DMA通道。开始指令写入ENCCS寄存器后，即使用DMA方式传送一次数据。在每一组数据传送完成后产生一个中断。这个中断将把一个新的开始指令写入ENCCS寄存器。
4、下面介绍加密模式。
当使用CFB、0FB和CTR模式时，128位的数据组被划分为4块，每块为32位。在第1块32位数据
块传送至AES协处理器加密完成后，AES把已加密的数据传送出去，再把第2块32位数据块送至AES协处理器加密。就这样，一直完成1组128位数据的加密。解密与加密过程相同。
CBC模式的加密首先也是将明文分成固定长度(128位)的组，然后将前面一个加密块输出的密
文与下一个要加密的明文块进行XOR(异或)操作计算，再将计算结果用密钥进行加密得到密文。第一个明文块加密的时候，因为前面没有加密的密文，所以需要一个初始化向量(IV)。
CBC-MAC模式不同于CBC模式，除了最后一组数据，其他数据组都是一次性地将一组128位数
据送至AES协处理器加密。最后一组数据将用CBC模式加密。最后一组数据是MAC信息，MAC信息必须经过MAC的检验。CBC-MAC加密与解密过程相似。
CCM模式是CBC-MAC和CTR两种模式的结合，因此CCM的部分加密必须由软件完成。5、使用CCM模式加密数据必须按如下步骤执行(密钥已加载)：
1）数据认证，包括加载初始化向量；
2）创建BO数据块；
3）补满数据长度(如果数据位不够128位)等；4）数据加密。
3.5 CC2530无线收发器
一个基于802.15.4的CC2530无线收发器如图3.6所示。无线核心部分是一个CC2420射频收发器。
图3.6 CC2530无线收发器方框图
CC2530接收器是一款中低频接收器。接收到的射频信号首先被一个低噪放大器(LNA)放大，并把同相正交信号下变频到中频(2MHz)，接着复合的同相正交信号被滤波放大，再通过AD 转换器转换成数字信号，其中自动增益控制、最后的信道滤波、扩频、相关标志位、同步字节都是以数字的方法实现的。
CC2530收发器通过直接上变频器来完成发送，待发送的数据存在一个128字节的FIFO 发送单元(与FIFO接收单元相互独立)中，其中帧头和帧标识符由硬件自动添加上去。按照IEEE802.15.4中的扩展顺序，每一个字符(4bits)都被扩展成32个码片，并被送到数模转换器以模拟信号的方式输出。
一个模拟低通滤波器把信号传递到积分(quadrature)上变频混频器，得到的射频信号被功率放大器(PA)放大，并被送到天线匹配。
1、CC2530无线部分特点如下：
● 2400-2483.5MHz RF 收发器
●直接扩频序列收发器
●250 kbps 数据传输速率，2 MChip/s 芯片速率
●QPSK 半波正弦调制
●极低的电流消耗（发送18.8 mA，接收17.4 mA）
●高的灵敏度(-95 dBm)
●临近信道冲突排斥(30/45 dB)
●间隔信道冲突排斥(53/54 dB)
●低电压（使用内部电压调节器时2.1-3.6 V)
●可编程的输出功率
●软件控制的同相正交相(I/Q)信号的低中频(low-IF)接收器
●同相正交相信号直接上转换传送器
2、独立的发送和接收FIFO
● 128 byte发送数据FIFO
● 128 byte接收数据FIFO
3、硬件支持 802.15.4 MAC层功能
●自动前导序列产生器
●同步字节插入/侦测
●对MAC数据完整的CRC-16校验
●空闲信道评估
●能量检测/数字RSSI
●连接质量指示
●全自动的MAC安全机制(CTR, CBC-MAC, CCM)
频率和通道编程
通过7位的频率设置字FREQCTRL.FREQ[6:0]可以设置载波频率。改变在下一次重校准时发生。载波频率fc的计算公式为：fC = (2394 + FREQCTRL.FREQ[6:0])，单位为MHz。编程的步长为1MHz，IEEE 802.15.4-2006在2.4GHz频段给定了16个通道。数字从11到26，5MHz的间距，通道K的RF频率由如下公式给定：fc = 2405 +5(k-11)[MHz]，k = 11、12、...... 26。对于通道K的操作，REQCTRL.FREQ寄存器因此应设置为：FREQCTRL.FREQ = 11 + 5 (k – 11)。
IEEE 802.15.4-2006调制格式
IEEE 802.15.4的数字高频调制使用2.4G直接序列扩频（DSSS）技术。扩展调制功能如图3.7所示：
图3.7 IEEE 802.15.4-2006调制格式方框图
每个字节分为2个符号，每个符号由4个位组成。最低的有效位首先发送。对于多字节区段，最低序字节首先传送，与加密相关的区段除外，它们是高序字节先传送。
在比特-符号转换时，将每个字节中的低4位转换成一个符号，高4位转换成另一个符号。每一个字节都要逐个进行处理，即从它的前同步码字段开始到最后一个字节。在每个字节的处理过程中，优先处理低4位，随后处理高4位。
从32个码元中抽取16个伪随机序列(PN序列)，将每个4位的符号数据与其对应。符号到码片的映射关系见表3.3所示。根据所发送连续的数据信息将所选出的PN序列串接起来，并使用O-QFSK的调制方法将这些集合在一起的序列调制到载波上。这些PN序列通过循环移位或相互结合(如奇数位取反)等相互关联。
扩展后的码元序列通过采用半正弦脉冲形式的O-QPSK调制方法，将符号数据信号调制到载波信号上。其中，编码为偶数的码元调制到I相位的载波上，编码为奇数的码元调制到Q相位的载波上。为了使I相位和Q相位的码元调制存在偏移，Q相位的码元相对于I 相位的码元要延迟Tc（1/4码元单位)发送。
图3.8所示为半正弦脉冲形式的基带码元序列的样图。
表3.3 IEEE 802.15.4-2006符号到码片映射表
图3.8 传送0符号码元序列的I/Q相位波形 Tc=0.5uS
IEEE 802.15.4-2006帧格式
从图3.9可以看到，IEEE802.15.4定义了物理层以及MAC层的通信数据格式。
图3.9 IEEE802.15.4帧格式原理图
1、物理层
物理层由同步头、物理头和物理服务数据单元组成。
同步头(SHR)由前导序列码和帧开始定界符(SFD)组成。在IEEE 802.15.4规范中，前导序列码有4个字节的0x00组成，帧开始定界符为1个字节,值为0xA7。
物理头仅包含帧长度区，帧长度区定义了MPDU的字节数。帧长度不包含帧长度本身，但包含帧校验序列(FCS)，即使帧校验序列是硬件自动插入的。
物理层服务数据单元(PSDU)包含MAC协议数据单元(MPDU)，包含MAC的完整内容。
2、MAC层
下面介绍MAC的数据是如何构成的。从图3.9可以看到，MAC层数据格式包括以下几部分：MAC头、MAC载荷以及MFR。其中，MAC头由帧控制（FCF）、序列号和寻址信息组成。从表3.4可以看出帧控制（FCF）详细数据组成。序列号由软件配置而成，不支持硬件设置。
表3.4 帧控制详细数据格式
在发送模式中，RFSTATUS.FIFO和RFSTATUS.FIFOP位仅与RXFIFO相关。图3.10所示为RFSTATUS.SFD位在发送数据帧中的状态。
SFD完整发送后，RFIRQF0.SFD中断标志为高，同时产生RF中断。当发送MPDU(MAC Protocol Data Unit MAC协议数据单元)后或检测到下溢发生时，RFIRQF0.SFD中断标志为低。
图3.10 SFD信号定时
接收模式
接收模式中，在开始帧分隔符被接收到后，中断标志RFIRQF0.SFD为高，同时产生射
频(RF)中断。如果地址识别禁止或成功，则仅当MPDU的最后一个字节接收到后，RFSTATUS.SFD为低；如果在接收帧中没有地址识别，则RFSTATUS.SFD立即转为低。
当需读出接收帧时，FIFO和FIFOP信号是有用的，如图3.11所示。
在RXFIFO中有一个或多个数据时，FSMSTAT1.FIFO变为高，在接收溢出时，FSMSTAT1.FIFO变为低；在RXFIFO中的有效字节数超过编程进FIFOPCTRL的FIFOP门限值时，或当帧滤波使能，而直到帧已经接收，在帧头中的字节仍不被认为是有效数据时，FSMSTAT1.FIFOP变为高。
一个新的帧的最后一个字节被接收，即使FIFOP门限未超过，FSMSTAT1.FIFOP也变为高。在下一次RXFIFO读访问时，FIFOP变为低。
当用FIFOP作为微处理器的一个中断源时，FIFOP应该在中断服务例程中进行调整，以准备下一次中断。当准备用于一帧的最后一个中断时，门限值应和剩下的字节数一致。
图3.11 SFD、FIFO、FIFOP信号定时
CSMA/CA协处理器
在CC2530中，命令锁存/CSMA-CA处理器（CSP）提供在CPU和射频之间的控制接口。CMSA-CA控制处理器（CSP）通过特殊功能寄存器RFST以及RF寄存器CSPX、CSPY、CSPZ、CSPT、CSPSTAT、CSPCTRL与CSPPROG
另外，通过监测MAC定时器事件，CSP也和MAC定时器接口。CSP允许CPU发出命令到射频，控制射频的操作。
CSP有两种操作模式，描叙如下：1）直接命令操作； 2）程序控制操作。
参考设计电路
CC2530 操作只需要极少的外部元件。图3.12是典型的应用电路。外部元件的典型值和描
述见表3.5。
表3.5 外部元件概述（不包括电压去耦电容）
专业课程设计报告 专业班级 课程 题目基于51单片机的数字钟的设计报告学号 学生姓名 指导教师 成绩 2013年6月20日
基于A T89C51的数字钟总体设计说明书 目录 1. 51单片机设计数字钟设计的现实意义 (2) 2. 总体设计 (2) 2.1.开发与运行环境 (2) 2.2.硬件功能描述 (2) 2.3.硬件结构 (3) 3. 硬件模块设计 (3) 3.1.描述 (3) 3.1.1. AT89C51单片机简介 (3) 3.1.2. 键盘电路的设计 (4) 3.1.3. 显示器的选择 (5) 3.1.4. 蜂鸣器驱动电路 (5) 3.1.5. 各部分功能 (6) 4. 嵌入式软件设计 (7) 4.1.流程逻辑 (7) 4.2.算法 (7) 4.2.1. 中断定时器的设置 (27) 4.2.2. 闹钟子函数 (28) 4.2.3. 计时函数 (29) 4.2.4. 键盘扫描函数 (31) 4.2.5. 时间和闹钟的设置 (32) 5. 实验器材清单 (33) 6. 测试与性能分析 (33) 6.1.测试结果 (33) 6.2.优点 (33) 6.3.结论 (34) 7. 心得体会 (36) 8. 致谢 (36) 9. 参考文献 (37)
1.51单片机设计数字钟设计的现实意义 20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。时间对人们来说总是那么宝贵，工作的忙碌性和繁杂性容易使人忘记当前的时间。忘记了要做的事情，当事情不是很重要的时候，这种遗忘无伤大雅。但是，一旦重要事情，一时的耽误可能酿成大祸。例如，许多火灾都是由于人们一时忘记了关闭煤气或是忘记充电时间等造成的。而钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便。数字钟是通过数字电路实现时,分,秒数字显示的计时装置,广泛用于个人家庭、车站、码头办公室等公共场所,成为人们日常生活中不可少的必需品。由于数字集成电路的发展和石英晶体振荡器的广泛应用,使得数字钟的精度,远远超过老式钟表,钟表的数字化给人们生产生活带来了极大的方便，而且大大地扩展了钟表原先的报时功能，诸如定时自动报警、按时自动打铃、时间程序自动控制、定时广播、自动起闭路灯、定时开关烤箱、通断动力设备、甚至各种定时电气的自动启用等。所有这些，都是以钟表数字化为基础的。因此，研究数字钟及扩大其应用，有着非常现实的意义。 2.总体设计 2.1.开发与运行环境 在硬件方面，除了CPU外，使用八个七段LED数码管来进行显示，LED采用的是动态扫描显示。通过LED能够较为准确地显示时、分、秒。四个简单的按键实现对时间的调整。软件方面采用C语言编程。使用Keil单片机模拟调试软件，测试程序的可行性并用Proteus进行仿真。 2.2.硬件功能描述 硬件部分设置了的三个按键S1、S2、S3、S4。当按键S1第一次按下时，停止计时进
目录 0 前言 (1) 1 总体方案设计 (2) 2 硬件电路设计 (2) 3 软件设计 (5) 4 调试分析及说明 (7) 5 结论 (9) 参考文献 (9) 课设体会 (10) 附录1 电路原理 (12) 附录2 程序清单 (13)
电子时钟的设计 许山沈阳航空航天大学自动化学院 摘要：传统的数字电子时钟采用了较多的分立元器件，不仅占用了很大的空间而且利用率也比很低，随着系统设计复杂度的不断提高，用传统时钟系统设计方法很难满足设计需求。 单片机是集CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种接口于一体的微控制器。它体积小、成本低、功能强，广泛应用于智能产品和工业自动化上。而51系列的单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。，本次设计提出了系统总体设计方案，并设计了各部分硬件模块和软件流程，在用C语言设计了具体软件程序后，将各个模块完全编译通过过后,结果证明了该设计系统的可行性。该设计给出了以AT89C2051为核心，利用单片机的运算和控制功能，并采用系统化LED显示模块实时显示数字的设计方案，适当地解决了实际生产和日常生活中对计时高精确度的要求，因此该设计在现代社会中具有广泛的应用性。 关键字：AT89C2051,C语言程序，电子钟。 0前言 利用51单片机开发电子时钟，实现时间显示、调整和闹铃功能。具体要求如下： （1）按以上要求制定设计方案，并绘制出系统工作框图； （2）按要求设计部分外围电路，并与单片机仿真器、单片机实验箱、电源等正确可靠的连接，给出电路原理图； （3）用仿真器及单片机实验箱进行程序设计与调试；
（4）利用键盘输入调整秒、分和小时时刻，数码管显示时间； （5）实现闹钟功能，在设定的时间给出声音提示。 1总体方案设计 该电子时钟由89C51，BUTTON，1602 LCD液晶屏等构成，采用晶振电路作为驱动电路，利用单片机内部定时计数器0通过软件扩展产生的一秒定时，达到时分秒的计时，六十秒为一分钟，六十分钟为一小时，满二十四小时为一天。闹钟和时钟的时分秒的调节是由一个按键控制，而另外一个按键控制时钟和闹钟的时间的调节。 图1 系统结构框图 该电子时钟由STC89C51，BUTTON，1602 LCD液晶屏等构成，采用晶振电路作为驱动电路，晶振电路的晶振频率为12MHZ,使用的定时器/计数器工作方式0，通过软件扩展产生的一秒定时，达到时分秒的计时，60秒为一分钟，60分钟为一小时，24小时为一天，又重00:00:00开始计时。没有按键按键按下时，时钟正常运行，当按下调节时钟按键K1，就会关闭时钟，当按下闹钟按键K3时时钟就会进入设置时间界面，但是时钟不会停止工作，按K2键，，就可以对时钟和闹钟要设置的时间进行调整。 2硬件电路设计
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苏州市职业大学 课程设计任务书课程名称：单片机原理和使用课程设计 起讫时间：2011年6月22日----6月28日 院系：电子信息工程系 班级：09电子3班 指导教师：金小华 系主任：张红兵 一、课程设计课题 基于单片机的电子时钟的设计
1.掌握使用proteus软件的方法。 2.理解单片机的时钟显示方法。 3.明确设计指标，写出设计方案，设计出硬件原理图。 4.基于硬件的软件设计和调试。 5.将结果向指导教师演示，由教师提问验收通过； 6.打印程序清单，撰写程序说明，完成课程设计报告书，进行分组讨论 设计心得。
1.第一天：明确课程设计任务和目标，熟悉单片机系统调试软件仿真实 现。 2.第二天：明确设计指标，设计电路原理图。 3.第三、四天：基于硬件的软件设计和调试。 4.第五天：学生演示设计调试结果，教师提问验收。打印程序清单，撰 写程序说明，完成课程设计报告书。 四、课程设计说明书内容（有指导书的可省略） 1，单片机结构、原理。 2，电子时钟硬件设计（原理图，原理图分析）。 3，软件设计（软件简介，调试过程）。 4，硬件、软件程序清单。
苏州市职业大学课程设计说明书 名称基于单片机的电子时钟的设计 2011年6月22日至2011年6月28日共一周院系电子信息工程系 班级09电子3班 姓名于宁 学号097302340 系主任张红兵 教研室主任陆春妹 指导教师金小华
目录 第一章电子时钟 (1) 1.1电子时钟简介 (1) 1.2电子时钟的基本特点 (1) 1.3电子时钟的原理 (1) 第二章单片机识的相关知识 (2) 2.1单片机简介 (2) 2.2单片机的发展史 (2) 2.3单片机的特点 (3) 2.489C51单片机介绍 (3) 第三章控制系统的硬件设计 (6) 3.1单片机型号的选择 (6) 3.2数码管显示工作原理 (6) 3.3键盘电路设计 (7) 3.4系统工作原理 (7) 3.5整个电路原理图 (9) 第四章控制系统的软件设计 (10) 4.1程序设计 (10) 4.2程序流程图 (13) 4.3伟福硬件仿真器简介 (14) 4.4仿真图及结果分析 (15) 第五章附录程序 (17) 第六章结束语 (19) 参考文献 (20)
由于国内暂时还没有该文献的中文版本，而ZigBee Wireless Networks and Transceivers又是ZigBee界的葵花宝典，为了自己更好的学习，所以决定将比较多的蛋疼的时间拿出来做点有意义的事，虽然翻译水平不是很高，但是在翻译的过程中肯定能得到进步，最关键的就是检验自己的毅力，看看能否坚持。在这个过程中，如果还能帮到一些正在入门ZigBee的朋友那就更好了。废话不多说，开始 ZigBee Wireless Networks and Transceivers ZigBee无线网络和收发器 1第一章ZigBee基础 本章主要介绍了短距离无线网络通信的ZigBee标准，本章的主要目的就是对ZigBee的基础特性进行一下简单的概述，包括它的网络拓扑、信道访问机制和每个协议层所扮演的角色，在后续章节中对本章所讨论的内容有详细的解释。 1.1 什么是ZigBee? ZigBee是为低数据速率、短距离无线网络通信定义的一系列通信协议标准。基于ZigBee的无线设备工作在868MHZ, 915MHZ和2.4Z频带。其最大数据速率是250Kbps. ZigBee技术主要针对以电池为电源的应用，这些应用对低数据速率、低成本、更长时间的电池寿命有较高的需求。在一些ZigBee应用中，无线设备持续处于活动状态的时间是有限的，大部分时间无线设备是处于省电模式（也称休眠模式）的。因此，ZigBee设备在电池需要更换以前能够工作数年以上。 ZigBee的其中一个应用就是室内病人监控。例如，一个病人的血压，心率可以通过可穿戴设备测量出来，病人戴的ZigBee设备来周期性的收集血压等健康相关的信息，然后这些数据被无线传送到当地服务器，例如病人家中的一台个人电脑，电脑再对这些数据进行初始分析，最后重要的信息通过互联网被发送到病人的护士或者内科医生那里做进一步的分析。 另一个ZigBee的应用例子就是大型楼宇结构安全的监控。在此应用中，一个建筑内可以安装数个ZigBee无线传感器（如加速度计），所有的这些传感器形成一个网络来收集信息，这些收集来的信息可以用于评估建筑的结构安全和潜在的损坏标志，例如，地震后一个建筑在重新开放前可能需要进行检测。而传感器收集到的数据有助于加速和减少检测的花费。在第二章中还提供了一些其他ZigBee的应用例子。 ZigBee标准是由ZigBee联盟所开发的，该联盟有数百个成员公司，从半导体产业和软件开发者到原始设备生产商、安装商。ZigBee联盟是2002年创立的
本科毕业论文（设计） 题目基于51单片机的数字电子钟设计 院（系）电子工程与电气自动化学院 专业电气工程及其自动化 学生姓名 学号 10028116 指导教师王静洪作奎职称硕士讲师 论文字数 9682 完成日期:2014年5月20日
巢湖学院本科毕业论文(设计)诚信承诺书 本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文(设计)，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本人签名：日期： 巢湖学院本科毕业论文 (设计)使用授权说明 本人完全了解巢湖学院有关收集、保留和使用毕业论文 (设计)的规定，即：本科生在校期间进行毕业论文(设计)工作的知识产权单位属巢湖学院。学校根据需要，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许毕业论文 (设计)被查阅和借阅；学校可以将毕业论文(设计)的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业，并且本人电子文档和纸质论文的内容相一致。 保密的毕业论文(设计)在解密后遵守此规定。 本人签名：日期： 导师签名：日期：
巢湖学院2014届本科毕业论文（设计） 基于51单片机的数字电子钟设计 摘要 随着时代的发展，生活节奏的加快，人们的时间观念愈来愈强，同时伴随着自动化、智能化及微电子技术的发展，人们用于计时的工具也在不断的更新，单片机等技术的出现使得数字电子钟有了新的发展方向。基于此本设计以单片机STC89C52为控制核心，采用美国DALLAS公司生产的实时时钟芯片DS12C887和液晶芯片LCD1602，该设计具有电路设计简单，结构合理，能够精确显示时间、星期、日期等优点，并且能够实时更新显示。本设计同时具有闹铃设置功能以及到时报警功能，按键操作简单方便。更重要的是时钟芯片DS12C887具有误差小，内部自带锂电池使得断电时时间不停，再次上电后时间仍然能够准确显示在液晶上的特点。 关键词：单片机；电子钟；DS12C887；LCD1602
ZIGBEE无线定位技术 大多数无线传感器网络都要求具备一种确定网络节点位置的方法。因此在设备安装期间，需要弄清楚哪些节点相互之间直接进行数据交换，或者确定哪些节点直接与中央数据采集点进行数据交换。 当通过基于软件的计算方法来确定网络节点位置时，就需要考虑到市场化解决方案(market solution)。这些具体的计算方法是：节点首先读取计算节点位置的参数，然后将相关信息传送到中央数据采集点，对节点位置进行计算，最后，再将节点位置的相关参数传回至该节点。这就是典型的数据密集型计算，并且需要配置一台PC 或高性能的MCU。 这种计算节点位置的方法之所以只适用于小型的网络和有 限的节点数量，是因为进行相关计算所需的流量将随着节点数量的增加而呈指数级速度增加。因此，高流量负载加上带宽的不足限制了这种方法在电池供电网络中的应用。 针对上述问题，CC2431 采用了一种分布式定位计算方法。这种计算方法根据从距离最近的参考节点(其位置是已知的)接收到的信息，对节点进行本地计算，确定相关节点的位置。因此，网络流量的多少将由待测节点范围中节点的数量决定。另外，由于网络流量会随着待测节点数量的增加而成比例递增，因此，C C2431 还允许同一网络中存在大量的待测节点。 本文所提供的结果是根据对ZigBee 网络的测量得出的，然
而，这些测量结果同样适用于基于IEEE 802.15.4协议构建的更简单的网络。 定位引擎技术 定位引擎根据无线网络中临近射频的接收信号强度指示(R SSI)，计算所需定位的位置。在不同的环境中，两个射频之间的RSSI 信号会发生明显的变化。例如，当两个射频之间有一位行人时，接收信号将会降低30dBm。为了补偿这种差异，以及出于对定位结果精确性的考虑，定位引擎将根据来自多达16 个射频的RSSI 值，进行相关的定位计算。其依据的理论是：当采用大量的节点后，RSSI 的变化最终将达到平均值。 在RF 网络中，具有已知位置的定位引擎射频称为参考节点，而需要计算定位位置的节点称为待测节点。 要求在参考节点和待测节点之间传输的唯一信息就是参考节点的X 和Y 坐标。定位引擎根据接收到的X 和Y 坐标，并结合根据参考节点的数据测量得出的RSSI 值，计算定位位置。 将定位技术纳入网络协议 一些采用定位引擎的应用可能要求放置若干个参考节点，以作为基础设施设置不可或缺的一部分。ZigBee 技术能够实现对家庭、办公以及工业等应用的无线控制。随着ZigBee 设备在楼宇基础设施中的安装数量不断增多，ZigBee 将会在家庭和办公自动化方面拥有更为广阔的应用前景。
山东大学威海分校 基于单片机的数字时钟 C51单片机 王若愚 学号200800800307 2010/7/18
概述 AT89C51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4K的可编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片机芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。 功能特性概述 AT89S51提供以下标准功能：4K字节闪速存储器，128字节内部RAM，32个I/O口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89S51可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中到内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有工作部件直到下一个硬件复位。
AT89S51硬件电路原理 复位及振荡电路 复位电路由按键复位和上电复位两部分组成，如图2所示。AT89S系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到VCC，再连接一个电阻到GND，由此形成一个RC 充放电回路保证单片机在上电时RST脚上有足够时间的高电平进行复位，随后回归到低电平进入正常工作状态，这个电阻和电容的典型值为8.2K和10uF。 按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关按下时电容被放电、RST也被拉到高电平，而且由于电容的充电，会保持一段时间的高电平来使单片机复位。 MCS51 LITE使用22.1184MHz的晶体振荡器作为振荡源，由于单片机内部带有振荡电路， 所以外部只要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般在15pF至50pF之间。
武汉大学电子信息学院 电子系统综合设计课程论文 基于51单片机的数字钟设计
目录 1 作品的背景与意义 1 2 功能指标设计 1 3 作品方案设计 1 3.1总体方案的选择 1 3.1.1方案一：基于单片机的数字钟设计 2 3.1.1方案二：基于数电实验的数字钟设计 3 3.1.2两种方案的比较................................................................... . (3) 3.2控制方案比较 3 3.3显示方案比较 3 3.4单片机理论知识介绍 4 3.4.1单片机型号................................................................... . (5) 3.4.2硬件电路平台................................................................... (6) 3.4.3内部时钟电路................................................................... .. (7)
3.4.4复位电路................................................................... .. (7) 3.4.5按键部分................................................................... . (8) 4 硬件设计9 4.1显示模块电路图9 5 软件设计11 5.1主程序流程图11 5.2中断服务以及显示 12 6 系统测试13 6.1测试环境13 6.2测试步骤13 6.2.1硬件测试 6.2.2软件测试 1.连接单片机和计算机串接................................................................... ................13 6.2.3实施过程................................................................... ..................................................................... . (14)
基于51单片机的数字时钟设计 目录 摘要 (1) Abstract (2) 第一章绪论 (3) 1.1 数字时钟设计的背景 (3) 第二章AT89C51单片机简介 (3) 2.1 单片机介绍 (3) 2.2 单片机的应用特点 (4) 2.3 单片机的应用领域 (4) 2.4 单片机的中断与定时系统 (4) 2.4.1 MCS－51单片机中断系统 (4) 2.4.2 MCS-51 单片机的定时器/计数器 (6) 2.4.3 MCS-51定时器/计数器的四种工作方式 (6) 2.5 AT89C51引脚功能介绍 (7) 第三章设计方案 (8) 3.1 主程序 (8) 3.2 数码管显示模块 (9) 3.3 定时器计数器T0中断服务程序 (9) 3.4按键处理模块 (10) 第四章硬件电路设计 (10) 4.1 复位电路 (10) 4.2 时钟电路 (11) 4.3 按键电路 (12) 4.4 数码管显示电路 (13) 4.5 电源电路设计 (13) 第五章软件设计与程序代码 (14) 5.1 软件选择与介绍 (14) 5.1.1 软件介绍 (14) 5.1.2 Proteus7.8的特点 (15) 5.2 软件仿真电路全图 (15) 5.3 源程序代码 (16) 第六章结论 (20) 参考文献 (21) 致谢 (22)
摘要 近几年，单片机在各个领域得到广泛的应用。从工业到人们的日常生活，大部分的科技产品都是通过单片机来控制。在它问世之前，自动控制设备得不到广泛的应用，这是因为控制设备的体积庞大，耗电量大，价格昂贵。在第一台微处理器成功研制不久，第一个单片机就问世了。因为其小巧的体积，低功耗，以及高效的性能，单片机受到了大家的欢迎。 本设计利用Atmel公司的AT89C52单片机对电子时钟进行开发，设计了实现所需功能的硬件电路，应用C语言进行软件编程，并用Proteus软件进行演示、验证。主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机80C51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机的数字电子时钟。它的计时周期为24小时，显满刻度为“23时59分59秒”，且配有4个独立键盘，可以灵活地调节时间和日期，并具有一定的扩展性。 关键词：单片机，数字时钟，动态显示，LED数码管显示，独立按键
摘要 本次的课程设计基于单片机技术原理，以美国ATMEL公司开发的AT89S52芯片作为核心控制器。通过硬件电路的制作及软件程序的编制，设计制作了一种具有复位、校时功能的数字时钟系统。利用1602液晶同时显示提示信息和时间信息，用户可通过系统上的按键对时间进行调整，实现实时的时钟显示。本次设计的硬件由主控模块、复位模块以及显示模块构成。复位模块主要由电阻、电容、按键和发光二极管组成而显示模块则由1602字符液晶构成，用于显示提示信息和实时时钟。 关键词：AT89S52；LCD 1602; 实时时钟
Abstract The curriculum design is based on the principles of microcomputer technology and has adapted the AT89S52 chip developed by the ATMEL company of American as the core controller. A digital clock system with the functions of both reset and time adjustment is realised by the hardware circuit board making and the software programming. LCD 1602 is used to display the prompt and time information. The users can adjust time through the buttons on the system with the purpose of the real-time displaying. The reset module is made up of the resistance, capacitance, small button and light-emitting diode while the display module is mainly realized through the LCD 1602 to display the relative information including prompt and real-time clock message. Key words: AT89S52, LCD 1602, Real-time clock
Zigbee无线网络通信的软件实现 ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本无线网络技术。ZigBee 采取了IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格；在此基础上，ZigBee增加了网络层和应用层。它的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、精准农业，汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制等。 ZIGBEE的组网方式有三种：星型网，树状网，网状网。星型网络的各节点只能通过协调器相互通信。树状网把各个通信节点串成了一条线路，各节点只能延着这条线路，以传递的方式进行通信。前两种通信方式只能进行一些简单的应用，这里不加讨论。网状网具有强大的功能，网络各节点之间可灵活的进行相互通信，网络可以通过“多级跳”的方式来通信；该拓扑结构还可以组成极为复杂的网络；网络还具备自组织、自愈功能。充分发挥了无线网络通信的优势。下面以ZIGBEE协议建立网状网络的工作流程来说明其通信的具体实现。 ZIGBEE协议栈较复杂，但ZIBEE联盟为我们的具体应用封装了一些编程接口。如APS层，ZDO层，AF层，OSAL操作系统层。我们的具体应用大部分功能都可以通过这些高层接口来实现，它们封装了网络层及物理层的实现细节。这些复杂的工作对程序开发变得透明和方便。 ZIGBEE2006协议栈为应用开发提供了程序框架，就象使用VC++一样，我们只须关心应用的建立。先让我们认识一下ZIGBEE2006协议栈，打开协议栈，在工程文件的左边Workspace 中可以看到整个协议栈的构架，如图所示： APP：应用层目录，这是用户创建各种不同工程的区域，在这个目录中包含了应用层的内容和这个项目的主要内容，在协议栈里面一般是以操作系统的任务实现的。
基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统 2006年6月5日 15:28 电子技术应用评论( 0) 阅读：次 本文关键字:IEEE布线开关电源电池传感器以太网 摘要：介绍了一种基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统。重点阐述了该系统的组成、通讯协议以及无线节点的软硬件设计。 该系统在传统的有线家居网络系统的基础上使用ZigBee技术，使其具有成本低、功耗低、覆盖范围大的特点。特别是其符合IEEE802.15.4协议，利用系统与其它符合标准的产品的互联，具有良好的通用性和可扩展性。 关键词：智能家居无线网络ZigBee低功耗 在智能家居系统中，将无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势。这不仅仅是因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性，省去花在综合布线上的费用和精力，而且更因为它符合家庭网络的通讯特点。随着无线网络技术的进一步发展，必将大大促进家庭网络智能化的进程。 本文介绍的智能家居无线网络系统采用ZigBee技术，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，符合IEEE802.15.4协议，是IEEE工作组专门为家庭短距离通讯制定的新标准。
1 ZigBee技术简介 ZigBee技术的主要优点有：（1）省电：两节五号电池可使用长达六个月到两年左右的时间；（2）可靠；采用了碰撞避免机制；（3）成本低；（4）时延短；（5）网络容量大；（6）安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，各种应用可以灵活确定其安全属性。 ZigBee技术的特点完全符合家庭网络通讯的需要，因此选择ZigBee技术构建智能家居无线网络系统。 2智能家居无线网络系统 本系统以家庭为单位进行设计安装，每个家庭都安装一个家庭网关、若干个无线通讯ZigBee子节能模块。在家庭网关和每个子节点上都接有一个HeliLink无线网络收发模块（符号ZigBee技术标准的产品），通过这些无线网络收发模块，数据在网关和子节点之间进行传送。其系统组成如图1所示。 下面介绍各部分的结构及功能。 家庭网关的结构及功能为：
课程设计任务书
摘要 数字钟因其小巧，价格低廉，走时精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受广大消费的喜爱，因此得到了广泛的使用。单片机为基础上设计出来的数字时钟数字钟，在日常生活中最常见，应用也最广泛。本次课程设计的时钟就是以STC89C52单片机为核心，配备LED显示模块、时钟模块、等功能模块的数字电子钟。采用24小时制方式显示时间。文章主要从硬件设计和软件编程两个大的方面。硬件电路设计主要包括中央处理模块、时钟模块，显示模块等几部分。时钟电路采用DS1302芯片，并选用LED显示器。软件方面用keil C语言来实现。软硬件配合，达到电子时钟精准的显示。 关键字：单片机，时钟模块，精准
目录 1绪论 (2) 1.1设计概述 (2) 1.2技术简述 (2) 1.3本课题的背景 (3) 1.4本课题的意义 (3) 2系统设计 (4) 2.1设计目的 (4) 2.2设计功能及要求 (4) 2.3设计思路 (4) 2.4硬件方案 (4) 2.4.1时钟芯片的选择 (5) 2.4.2显示屏的选择 (5) 2.4.3单片机的选择 (5) 2.5软件方案 (5) 2.6整体方案 (6) 2.7元器件清单 (6) 3硬件设计 (7) 3.1单片机最小系统 (7) 3.1.1时钟电路 (7) 3.1.2复位电路 (8) 3.2时钟电路 (8) 3.3电源电路 (9) 3.4系统整体电路 (9) 3.5系统仿真 (10) 3.6硬件制作 (10) 4软件设计 (11) 4.1程序设计步骤 (11) 4.2系统主程序 (11) 4.3时钟模块子程序 (12) 4.4显示模块子程序 (12) 4.5主程序 (13) 5联机调试 (14) 6总结 (15) 7参考文献 (16)
摘要 (2) Abstract .......................................................................................................................... 错误!未定义书签。第一章绪论 .. (2) 1.1多功能数字钟设计的背景 (2) 第二章AT89C51单片机简介 (2) 2.1 单片机介绍 (2) 2.2 单片机的应用特点 (3) 2.3 单片机的应用领域 (3) 2.4 单片机的中断与定时系统.............................................................................. 错误!未定义书签。 2.4.1 MCS－51单片机中断系统................................................................... 错误!未定义书签。 2.4.2 MCS-51 单片机的定时器/计数器.................................................... 错误!未定义书签。 2.4.3 MCS-51定时器/计数器的四种工作方式........................................... 错误!未定义书签。 2.5 AT89C51引脚功能介绍 (3) 第三章设计方案 (4) 3.1 主程序 (4) 3.2 数码管显示模块 (5) 3.3 定时器计数器T0中断服务程序.................................................................... 错误!未定义书签。 3.4按键处理模块 (5) 第四章硬件电路设计 (5) 4.1 复位电路 (5) 4.2 时钟电路 (6) 4.3 按键电路 (6) 4.4 数码管显示电路 (7) 4.5 电源电路设计.................................................................................................. 错误!未定义书签。第五章软件设计与程序代码 . (8) 5.1 软件选择与介绍 (8) 5.1.1 软件介绍.............................................................................................. 错误!未定义书签。 5.1.2 Proteus7.8的特点............................................................................. 错误!未定义书签。 5.2 软件仿真电路全图 (9) 5.3 源程序代码 (9) 第六章结论 (16) 参考文献 (17) 致谢 (18)
绪论 单片机使用简述.................................... 电子时钟简介...................................... 电子时钟的基本特点................................ 任务要求......................................... 设计方案......................................... 控制系统的硬件设计................................ 芯片的选择....................................... AT89S51的功能概述............................... AT89S51引脚功能说明（附引脚图）................... LED数码管显示电路................................ 硬件设计及元器件技术说明电子元器件技术说明………. 控制系统的软件设计................................ 程序编程......................................... 流程图........................................... 测试调试........................................... 总结............................................... 单片机使用简述 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积，大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。 单片机使用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。在以前，是必须由模拟或是数字电路实现的大部分功能的，而现在
基于ZigBee网络的无线联网解决方案 【摘要】本测试是针对没有以太网接口的PLC无线联网解决方案。ZigBee模块连接PLC的485端口，通过紫蜂协议收发数据，自动联网，可以点到点或广播模式，最长距离可以达到2km，模 块价格较低，是短距离无线联网的高性价比解决方案。PLC仅仅需要普通的Modbus主从模式通 讯即可，无需其他配置和附件。 关键词：ZigBee，紫蜂协议，超级终端，485通讯，点到点，广播，频段，PLC 1.ZigBee简介（百度百科） ZigBee协议适应无线传感器的低花费、低能量、高容错性等的要求。Zigbee的基础是IEEE 802.15.4。但IEEE仅处理低级MAC层和物理层协议，因此Zigbee联盟扩展了IEEE，对其网络层协议和API进行了标准化。Zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术。主要用于近距离无线连接。它 有自己的协议标准，在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些传感器只需要很少的能量，以接 力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。Zigbee是一 个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA网或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，它们之间可以进行 相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个 Zigbee网络还可以与现有的其它的各种网络连接。 通常，符合如下条件之一的应用，就可以考虑采用Zigbee技术做无线传输：需要数据采集或监控的网点多；要求传输的数据量不大，而要求设备成本低；要求数据传输可靠性高，安全性高；设备体积很小， 不便放置较大的充电电池或者电源模块；电池供电；地形复杂，监测点多，需要较大的网络覆盖；现有移 动网络的覆盖盲区；使用现存移动网络进行低数据量传输的遥测遥控系统；使用GPS效果差，或成本太高 的局部区域移动目标的定位应用。 ZigBee联网的缺点是信号传输对于空间洁净度要求较高，任何实体在站点之间都会影响到信号的接收，如果阴天下雨等气候变化也会影响信号传输，因此应用ZigBee设备联网时需要注意系统的安装环境。 2. 为什么选择ZigBee联网 ZigBee技术在数据采集及物联网领域已经广泛应用，在OEM客户中，有些应用场合与物联网的应用 是相似的，比如物流行业、仓储、空调、起重等，这些场合通常不方便布设有线网络，用wifi联网会有成 本压力，要么需要PLC有以太网接口，要么需要网管设备，这样的应用场合中ZigBee设备就显示了它的 独特优势。
无线智能家居系统最新解决方案 南京物联传感技术有限公司
一、智能化系统概述 1.1什么是智能家居 “智能家居”，又称智能住宅。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯以及物联网技术于一体的安全化、网络化、智能化的家居控制系统。将家中的各种设备（如照明系统、电器控制系统、安防系统、远程医疗系统、环境络监控系统等）通过互联网和ZIGBEE局域网络连接到一起。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，而且还提供更安全、更舒适、更便捷的宜人家庭生活空间；智能家居是以住宅为平台，利用网络、通信及控制技术管理家中设备。来创造一个高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。 1.2智能家居的功能：远程、场景、定时、联动 远程：移动终端（手机、平板）通过互联网把指令发送至云服务器，云服务器在转发至网关，网关把互联网信号转换成ZIGBEE局域网信号在发送至对应的设备。只要终端有网络信号即可控制家中的任何设备。 场景：把多个设备添加到同一个触发键中。例如：回家之后需要开启灯光、空调、电视，关闭声光报警器、烟雾探测器、红外入侵探测器等。智能家居终端软件可以提供同时一键操作以上所有设备的功能即场景功能。 定时：场景设置好，要执行必须手动触发，定时之后就可以根据具体设定的时间自动触发，定时的方式和手机设置闹铃的方式相同。
联动：智能家居有传感器、控制器、APP构成。通过APP设置只要传感器检测到相关信号之后控制器能自动执行相应的动作即联动。 二、项目需求 2.1系统概述 一个舒适的家居环境应该对家居的照明、电器、安防、环境、健康、综合服务系统，使用业主通过简单的操作即可拥有轻松的生活环境和惬意的生活氛围，让生活变得更舒心、放心、省心。 本项目将遵循业主需求，并依照南京物联对于智能家居设计的六大基本原则，即L、S、A、E、H、O对居家各个功能区域进行详细而有系统的分析设计。 L—照明控制系统；（调光灯、LED灯泡、白炽灯、、、）