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基于远距离wifi图传模块无线通讯网络实验系统

发布日期:2022-01-23  浏览次数:1743
基于远距离wifi图传模块无线通讯网络实验系统,以远距离wifi图传模块为基础的无线传感网络系统可以分为三个部分:主控平台、外围传感器模块和无线通信模块。以Cortex-M3为核心,利用STM32F103ZET6单片机芯片为主体,外围为末端传感器,具有STLM75温度传感器,LPSOOWP气压计,传感器通过ZigBeeBlueTooth等一种无线感应方式传送到单片机芯片以进行数据整合处理。对于单片机,综合数据分析的结果,既可在LCD面板上显示,也可通过WiFi无线通讯方式传送给Android系统。采用单片机技术,数据经过处理后通过无线感应网传送到各外围传感器模块以供信息反馈,以实现信息的更新优化和外部设备的优化控制。实现了系统完善运行的优化结果。并将自主设计实验扩展到实验平台上。

主机平台的使用是基于特定要求的高性能,低成本,为嵌入式系统设计的Cortex-M3内核提供了低功耗嵌入式应用程序的STM32F103ZET6单片机,大时钟频率为72MHz,内置定时/计数器、GPIO口、RS232串口、FLASH、SRAM等设备,并将UCOSIII操作系统移植到主平台上,可实现多任务的实时处理,能同时完成多种任务,便于移植,满足了实验开发的需要。USART1连接ZigBee模块,USART2连接蓝牙模块,USART3与远距离wifi图传模块WiFi相连,USART3与WiFi连接,与外围设备无线通讯,以使所有外设模块一起工作。

利用STLM75温度传感器和LPSOOWP气压计对环境进行温度、气压值的测量。传感模块包括传感器和A/D转换器,主要负责感知数据、采集数据以及进行数据转换等工作。而STLM75温度传感器中包含有隙温度传感器和9位ADC,分辨率为0.5℃,具有温度监控和数字化功能。它是通过测量芯片内特定元件的两端电压,间接测量外部温度,并经ADC转换后,在Temperatureregister中存储温度值为16位的二进制补码,在I2C的数据线上读取,温度每上升0.5℃,寄存器内的值就会增加1。表格1可以显示输出格式和外部环境温度之间的转换关系。LPS00WP是一种高分辨率数字输出压力传感器(属于压阻式传感器),该设备包括一个基于压阻式惠斯通电桥方法的感测元件,以及能够向外界接收来自感知元件信息的IC接口,具有SPI和I2C接口,16位ADC数模转换,精度达到0.065毫巴;用作高度计和气压计的便携装置。

其中主控制台与外部通讯采用无线通讯方式,其中无线通讯模块包括ZigBee模块、蓝牙模块、远距离wifi图传模块WiFi模块。

该系统采用ZigBee通信模块建立了无线桥梁,把传感器模块所采集到的环境信息数据传输给主控制台进行处理。该系统采用的DL-20模块为无线传输模块,以UART接口为基础,以UART接口为基础,设计出一个无线传输模块。接入器只需根据一般的串口设置ZigBee模块的接入电路即可。为了实现串口配置程序,先需要使用串口助理,结合USB转TTL模块,配置ZigBee模块。ZigBee模块通过ZigBee无线网络在各节点内部进行通信。该系统的配置参数为115200通信波特率,点对点通讯方式。

该系统采用蓝牙通讯模块搭建无线桥梁,将传感器模块获取的环境信息数据传输给主控制台微处理器进行处理。采用HC-05主从式单片机蓝牙模块,是一款无线蓝牙串口透传通讯模块,在连接电路前,需要使用一个串口助理模块和外部USB转串口模块将模块输入AT指令模式,以获取模块当前的配置状态信息。基于此情况,设计人员可根据实际需要,对模块进行配置修改。在此系统中,接收端模块配置为38400波特率,接收模块配置为从设备开始,发送端模块配置为主设备,与主设备相连的传感器模块采集温度、气压等信息。设置好后,重新上电,即可完成蓝牙模块配置。

实验中,远距离wifi图传模块WiFi作为局域网内的一种共享信道,通过配置WiFi模块为TCP客户端方式,在WiFi模块上设置WiFi协议,使WiFi模块能够连接到WiFi模块,实现数据通信。该系统使用串口转WiFi模块,增加WiFi模块,利用USART3接口资源,内置告知缓存器,有利于提高系统性能,减少对内存的需求。波速率设置为230400。WiFiAP热点名称是:“ATKCV”。口令是"12345678",远程端口的设置是"8080"。配置了WiFi模块作为客户端,工作在客户端模式,Android设备接入WiFi热点,安卓终端作为TCP服务器配置,实现了整个基于C/S模式的数据传输。

在接通电源后,STM32F103ZET6中央微处理器开始工作,启动系统时钟、GPIO口、USART口、定时器等;外围的终端感应器也启动工作,获取环境信息;与此同时,数据通过ZigBee和Bluetooth无线通讯方式持续传递到中央微控制器;中央微控制器通过串口和中断服务功能接收数据;通过对UCOSIII操作系统的移植,使所有的外设模块共同工作,并将AT指令通过串口发送到WiFi模块初始化,设置为LAN客户端,这样就可以实现Android终端的无线通讯。试验台液晶屏上即可显示环境信息,Android系统终端还能看到传感器探测到的环境信息。

本文介绍了嵌入式无线传感器网络实验平台的软硬件设计与实现可以清楚地看到两个Inemol传感器获得的环境温度和气压数据,而Android终端则以TCP服务器的形式进入实验平台,可以看到Inemol1感应器获取的10次环境温度数据如图4所示。实践证明,该嵌入式无线传感网络平台能够满足基本要求,在实际应用中达到预期效果。

本系统有机的融合了嵌入式、传感器数据采集与处理和无线通讯,以嵌入式系统编程开发为主,感应器数据采集是环境信息的来源,无线通信作为主平台与传感器进行通信的桥梁,在此基础上设计出综合创新实验,一次激发创造力,不但可以提高动手操作能力,具有自主创新思想和整体把握设计能力。

该系统的主控台采用基于Cortex-M3内核的STM32F103ZET6微处理器芯片进行嵌入式开发,外设接口丰富,如USART、SPI、I2C、RS485串行、RS232串行等,可将所需外设和模块直接连接到嵌入式主控平台上,以主控台作为数据,信息处理平台,让所有的外部模块一起工作。大量外部接口和高性能处理芯片,可携带多种外部模块,实现多种功能,满足多种需求,具有极高的扩展性。

STM32F1开发板式硬件设备,可进行基于ST的无线传感器网络试验,能够按照给出的电路实验原理图,以无线通讯的方式,在硬件实验平台上扩展系统的外设,接通并测试其性能指标和参数,丰富的扩展接口通讯协议,熟练使用接口,扩展相关应用ZigBee,了解Bluetooth,远距离wifi图传模块2.4GWiFi无线通讯知识。并且该系统具有高度的融合性、易扩展性,丰富的外部接口和高性能的处理芯片充分满足了多种实验需要。
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