多总线控制的无线传感器网络

对于无线传输器件的控制，使用4个I／O口模拟SPI总线的主机输出／从机输入总线(MOSI)、主机输入／从机输出(MISO)、串行时钟线(SCK)、低电平有效从机选择线(SS)进行接口仿真。通过对QRF0400进行读写地址命令，进行初始化，设置个域网标示符，配置IEEE地址，打开中断等命令。将采集的温、湿度数据无线传输。图2为UZ2400内部模块结构。

2．2 接收主节点

接收主节点接收各个发射子节点的数据，并进行提取分类，然后通过RS232接口与上位机实现信息的人机沟通。数字信号的传输随着距离的增加和传输速率的提高，在传输线上的反射、衰减、共地噪声等影响将引起信号畸变，从而影响通信距离。选用RS232串行通信标准接口，通过增加驱动以及增大信号的幅度，使通信距离增大到15m。由于单片机的串行发送总线和接收总线TXD和RXD是TTL电平，而PC机的COM1和COM2的RS232连接其实EIA电平，因此单片机需加接MAX232器件进行电平转换，如图3所示。

3 软件设计

在发送子节点上，为了便于主控器件对传感器的控制，在单总线器件挂接到单总线网络之前，有必要对单总线器件进行预处理，即对DSl8820和DS2438编写其所属节点的序号，这个序号是主控器件对某一传感器所属器件进行区分的依据。该序号占用两个字节的空间，其中第一个字节用来区分器件是DSl8820还是DS2438，为DSl8820分配该字节的值为00H，为DS2438分配的该字节的值为80H。第二个字节作为每一个器件分配的序号。比如发射字节点l挂接有10个DSl8820、8个DS2438，那么这10个DSl8820的序号从l到10，8个DS2438的序号从l到8。对DSl8-820用写暂存存储器(4Eh)命令将OOH写到DSl8820高速暂存存储器的第2个字节，将1到20分别写到这10个DSl8820高速暂存存储器的第3个字节，对DS2438分配的序号用写暂存存储器(4Ehxxh)命令写到DS2438存储器第7页第0个字节，然后用复制暂存存储器命令将其复制到非易失性EEPROM，以免序号信息掉电丢失。接收主节点单片机在读回温、湿度数据时，将各温湿度传感器的序号一并读回。

I2C总线上的受控器件必须分配地址，PCF8563作为受控器件，其设备地址在传送开始后首先被传送。按I2C总线规定SCL端为时钟输入端，数据线SDA是双向端。PCF8563通过I2C总线进行读地址命令(A3H)和写地址命令(A2H)实现对字节的读，写2种状态。对于SPI总线，主控器件与无线射频器件通讯时，数据由MOSI输出，MISO输入。数据在时钟的上升或下降沿到来时由MOSI输出，在紧接着的下降或上升沿到来时由MISO读入，这样经过8／16次时钟的改变，完成8／16位数据的传输。接收主节点将接收正确的温、湿度数据放入暂存器(SBUF)中，设置相应的波特率，配置好相应的特殊功能寄存器以查询标志位的方式向PC机发送数据，如图4所示。

4 监控软件

主机用户监控软件是用Delphi7．0开发完成。由于Delphi的图形界面丰富美观、控件集成度好、数据库功能强大、开发周期短、效率高，因此比较适合于此管理软件的开发。操作界面加载SPCOMM组件后可以通过PC机上的串口与单片机保持数据通信。为了保证通信的可靠性，建立了一个通信协议。下位机向上位机发送一帧广播命令($FF)，上位机收到广播命令后向下位机回复一个应答帧(SEE)，只有在下位机收到应答帧后才开始一帧一帧的将温度数据传输到上位机，否则将报警并再次发送广播帧，如图5所示。

5 结束语

经过现场多次实验证明，多总线控制的无线传感器可以有效地组成无线星型传感器网络，将各个节点的采集温、湿度分时传输到主接收机上，显示到界面供人实时监测预警，从而避免了复杂环境下不能人为作业。
通过主控器件多种线控制，充分发挥了各个总线器件的优点，使得系统免受外界干扰。需要注意的是系统在电源供电方面还存在问题，如何降低功耗延长系统寿命是未来研究的方向。