根據(jù)目前柜式無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,采用ZigBee無(wú)線通信技術(shù),采用C8051F320作為控制器,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),以B/S技術(shù)作為技術(shù)核心設(shè)計(jì)了一整套遠(yuǎn)程柜式電子稱無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)。本文介紹了系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理以及硬件的選擇和軟件的設(shè)計(jì)。 

國(guó)外很多稱量?jī)x器公司在對(duì)于無(wú)線組網(wǎng)電子秤這方面也因 為市場(chǎng)的需求開(kāi)發(fā)出了對(duì)應(yīng)市場(chǎng)的產(chǎn)品比如德國(guó)公司是計(jì)量?jī)x器的重要廠家也開(kāi)發(fā)出了關(guān)于無(wú)線組網(wǎng)方面的電 子秤網(wǎng)絡(luò)，美國(guó)也在這方面開(kāi)發(fā)了自己的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品 都是基于和藍(lán)牙技術(shù)的。在我們國(guó)內(nèi)無(wú)線電子秤行業(yè)有 很多公司而且一套設(shè)備相當(dāng)昂貴利潤(rùn)也是十分的可觀比如上海的設(shè)備是可以直接跟PDA和互聯(lián)網(wǎng)通訊 的，蘇州也是這方面產(chǎn)品的設(shè)備商但是 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的產(chǎn)品大部分是基于藍(lán)牙技術(shù)的，相對(duì)于藍(lán)牙技術(shù)來(lái) 說(shuō)優(yōu)勢(shì)很明顯功耗小，并且組網(wǎng)規(guī)模大，距離更遠(yuǎn)方便 等。本文根柜式電子秤的特點(diǎn)，采用ZigBee技術(shù)，結(jié)合了物聯(lián) 網(wǎng)的相應(yīng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)歷，設(shè)計(jì)了柜式電子 秤無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

此次設(shè)計(jì)的硬件設(shè)計(jì)可以分為數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)采集端（柜式電子 稱的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送）和數(shù)據(jù)接收處理終端（接收數(shù)據(jù)并存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)）兩個(gè)部分。數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)采集端采用的是TI公司的CC2530的 作為無(wú)線通信模塊，負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)信息，并且將相應(yīng)的數(shù)據(jù)通 過(guò)RS232串口發(fā)送給計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)通過(guò)web service，將該 數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器。管理者可以直接登錄網(wǎng)頁(yè)來(lái)監(jiān)控電子秤， 通過(guò)軟件讀取帶有不同地址的電子秤的物品的數(shù)據(jù)。

2.1C8051F320單片機(jī)

控制部分由單片機(jī)C8051F320來(lái)設(shè)計(jì)，C8051F320器件使用 Silicon Labs的專利CIF-51微控制器內(nèi)核。CIF-51與MCS-51TM 指令集完全兼容，可以使用標(biāo)準(zhǔn)805x的匯編器和編譯器進(jìn)行軟 件開(kāi)發(fā)。這種器件可在工業(yè)溫度范圍（-45"C到+85"C)內(nèi)用 2 . 7V-3. 6V的電壓工作。端口 I/O和/RST引腳都容許5V的輸入信 號(hào)電壓。本設(shè)計(jì)中所使用的C8051F320采用32腳LQFF封裝。

2.2ZigBee無(wú)線通信技術(shù)

ZigBee是一種新興的短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低 成本、低復(fù)雜度的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在其他無(wú)線通信技術(shù)不斷追 求高速率遠(yuǎn)距離的今天，ZigBee卻向著低速率近距離的方向邁 進(jìn)，其目的是為了大幅度降低無(wú)線終端的成本及功耗。另外， ZigBee還有網(wǎng)絡(luò)容量大，延時(shí)短，網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力 強(qiáng)，通信可靠，數(shù)據(jù)安全，工作頻段靈活等很多其他無(wú)線通信 技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

ZigBee網(wǎng)絡(luò)通常由三種節(jié)點(diǎn)構(gòu)成：Coordinator:用來(lái)創(chuàng) 建一個(gè)ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)，并為最初加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)分配地址，每個(gè) ZigBee網(wǎng)絡(luò)需要且只需要一個(gè)Coordinator; Router:也稱為 ZigBee全功能節(jié)點(diǎn)，可以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，起到路由的作用，也可以 收發(fā)數(shù)據(jù)，當(dāng)成一個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，還能保持網(wǎng)絡(luò)，為后加入的節(jié) 點(diǎn)分配地址；End Device:終端節(jié)點(diǎn)，通常定義為電池供電的 低功耗設(shè)備，通常只周期性發(fā)送數(shù)據(jù)，不接收數(shù)據(jù)。TI公司的 CC2530, CC2530集成了51單片機(jī)內(nèi)核，相比于眾多的ZigBee芯 片,CC2530具有良好的特性，目前被廣泛采用。CC2530是用于 2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)真正的 片上系統(tǒng)（SoC)解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本 建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良 性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CFU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM 和許多其他強(qiáng)大的功能。

2.3數(shù)據(jù)接收端

此次設(shè)計(jì)中數(shù)據(jù)接收終端的硬件設(shè)計(jì)，主要包括控制器 C8〇51F320單片機(jī)、基于CC2530的ZigBee無(wú)線通信模塊、USB通 信模塊。在本文中采用了FTBM232作為通行模塊，一方面，USB 為系統(tǒng)提供電源，另外一個(gè)方面采用了同坐通信。

FT245BM是FTDI ( Future Technology Devices IntlLtd) 公司的多種快速USB通信接口解決方案之一。它無(wú)需編寫(xiě)片 內(nèi)固件程序,上層FC機(jī)則使用FTDI公司提供的官方驅(qū)動(dòng)程序。 FT245BM芯片的主要功能是在內(nèi)部硬件邏輯的作用下實(shí)現(xiàn)USB串 行數(shù)據(jù)格式與并行數(shù)據(jù)格式的雙向轉(zhuǎn)換。FC機(jī)通過(guò)USB接口與 FT245BM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,FT245BM則通過(guò)并行方式與下位微控制器 通信。FT245BM支持USB總線取電和系統(tǒng)自取電兩種模式。采 用USB總線取電時(shí)的最大電流可以到500mA ,這個(gè)電流基本滿足 一般系統(tǒng)的要求。但在本設(shè)計(jì)中，由于系統(tǒng)的功耗比較大，所 以采取了自取電模式保證了系統(tǒng)的安全。

3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1B/S體系結(jié)構(gòu)模式

本系統(tǒng)采用了基于B/S體系結(jié)構(gòu)模式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)建立了三層結(jié)構(gòu)，它以訪問(wèn)WE：B數(shù)據(jù)庫(kù)為中心，HTTP為傳輸協(xié) 議，客戶端通過(guò)瀏覽器(Browser)訪問(wèn)WE：B服務(wù)器和與其相連的 后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，其具體的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖中從左到右，分為三個(gè)層次：第一層是客戶端即瀏覽 器，主要完成客戶和后臺(tái)的交互及最終查詢結(jié)果的輸出功能， 在這里主要是柜式天平的信息。在客戶端向指定的Web服務(wù)器提 出服務(wù)器請(qǐng)求，Web服務(wù)器用HTTF協(xié)議把所需文件資料傳給用 戶，客戶端接受并顯示在WWW瀏覽器上；第二層Web服務(wù)器是功 能層，完成客戶的應(yīng)用功能，即卩Web服務(wù)器接受客戶請(qǐng)求，并與 后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，進(jìn)行申請(qǐng)?zhí)幚?，然后將處理結(jié)果返回Web服務(wù) 器，再傳至客戶端；第三層數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器是數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)庫(kù)服 務(wù)器應(yīng)客戶請(qǐng)求獨(dú)立地進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的處理。

3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件部分采用了KeilC51單片機(jī)軟件和C語(yǔ)言編寫(xiě)程 序，可以分為數(shù)據(jù)接收端和數(shù)據(jù)采集端兩個(gè)部分。在基于B/S 結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)編程中采用Microsoft Visual Studio和Microsoft SQL Server 2005相結(jié)合，并且在整個(gè)系統(tǒng)地開(kāi)發(fā)過(guò)程中，用了 大量控件，這些控件都來(lái)自.NET Framework類，這些類都是由 系統(tǒng)提供的，加快了開(kāi)發(fā)的流程。

3.3信息處理模塊

信息處理過(guò)程是在傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件檢測(cè)電路檢測(cè)到其 所在的環(huán)境（監(jiān)測(cè)的參數(shù)）發(fā)生變化時(shí)，由傳感器節(jié)點(diǎn)中的

Zigbee模塊對(duì)信息簡(jiǎn)單處理后，主動(dòng) 發(fā)起連接將處理后的信息傳送給協(xié)調(diào) 器，其通信流程如圖3所示。

4.結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)以C8051F320為核心部件，采用了ZigBee無(wú)線通信技術(shù)，結(jié)合物 聯(lián)網(wǎng)的相應(yīng)概念。以B/S技術(shù)作為技術(shù) 核心設(shè)計(jì)了一整套遠(yuǎn)程柜式電子稱無(wú) 線監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方 便，經(jīng)過(guò)測(cè)試顯示，系統(tǒng)的可靠性已 經(jīng)基本達(dá)到了實(shí)際溫濕度監(jiān)測(cè)應(yīng)用的 設(shè)計(jì)要求，在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣闊的 應(yīng)用前景。