摩登3测试路线_基于CC4060环境湿度测试仪的设计

摘要:环境湿度测试仪由湿敏电容HS1100,湿度频率转换器件NE555,基准频率产生及分频器CC4060,频率电平转换器件CD4013等电路组成。环境湿度的变化会引起湿敏电容HS1100容量的改变,使NE555输出信号频率由常态的6 667 Hz左右降低为6 189 Hz,此频率送到计数器CC4060 U2经十二分频输出,同时另一块计数器CC4060 U1通过调节定时元件可以产生6 000 Hz~17 000 Hz的频率信号,也经过十二分频输出,当我们调节定时电位器RPI使CC4060 U1产生的频率刚好略大于6189Hz,且远远小于6 667 Hz时,就可以在环境湿度过大时输出高电平信号,启动报警或增干电路工作。关键词:湿度测试仪;CC4060;频率;NE555 随着科技的发展,社会需要能够自动控制的监测设备,环境湿度测试仪就是一种用于环境湿度自动监测控制的设备。本文介绍基于计数器CC4060等构成的环境湿度测试仪,电路简单,调试方便,监测准确,精度高。 1 电路构想1.1 组成框图 本文环境湿度测试仪的组成框图如图1所示,它由湿度监测器件,湿度频率转换器件,基准频率产生电路,频率电平转换电路,输出控制电路等组成。 本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/193588.htm 1.2 器件选择及原理构思 湿度监测部分采用高分子薄膜式湿敏电容HS1100,具有不需校准的完全互换性,能瞬时退饱和。相对湿度在0%~100%RH范围内,电容量由162pF变到200pF,其误差不大于±2%RH,响应时间小于5 s,在55%RH、25℃、10 kHz条件下,其典型标称电容为180pF,供电电压一般选5 V,工作温度-40℃~100℃。HS1101用做湿度传感器时,测量电路有两种设计方案,一种是线性电压输出式,比例系数为正值;另一种是线性频率输出式,比例系数为负值。本设计采用的是频率输出式。 湿度频率转换电路采用NE555定时器,成本低,性能可靠,只需要外接几个电阻、电容,就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。本电路其与湿敏电容HS1100和电阻等构成多谐振荡器,通过恰当设置电路中的电阻值,输出方波,实现湿度监测量向频率信号的转换,通过频率信号的高低我们就可以得知环境湿度是否正常。 基准频率振荡器和频率电压转换器都采用十四位串行计数器CC4060,它采用CNOS制作工艺、标准DIP-8封装的14位二进制串行计数/分频器集成电路,振荡器的结构可以是RC或晶振电路。CC4060复位端为高电平时,计数器清零且振荡器使用无效;复位端为低电平时,由外接的振荡定时元件控制产生一定频率的信号,并可以输出4分频到10分频,12分频到14分频的脉冲信号。本电路的基准频率振荡器由CC4060及其定时元件组成,产生的频率信号经12分频后送至D触发器,为D触发器提供时钟脉冲。频率电压转换器则利用的是CC4060的分频功能,将NE555定时器输出的频率信号送至CC4060,经12分频后输出至D触发器输入端,根据环境是否潮湿产生相应的电平,驱动D触发器工作输出控制电平。 输出控制电路可以根据实际需要采取相应的电路,本电路的输出控制部分由三极管控制继电器实现,D触发器输出的高电平,使三极管导通驱动继电器动作,产生报警信号或驱动干燥电路工作,使环境湿度恢复到正常值范围。 2 电路实施及参数选择2.1 湿度监测及湿度频率转换电路(图2) C是湿敏电容HS1100,容量会随着环境湿度的变化而改变,使②脚和⑥脚的充放电时间常数发生变化,改变③脚的输出信号的频率,实现环境湿度的变化转换为频率的变化,由非电量转变为电量。⑤脚外接电阻R3的阻值为910 kΩ,与集成电路内接的电阻5 kΩ相差很大,所以一般基准电压就可以认为是电源电压VCC,R1的阻值50 kΩ,湿敏电容常态下为180pF,R2的阻值一般为576 kΩ左右,可根据调试的需要串联电位器,实现最佳的控制精度。由以上数值可算出③脚常态下输出的脉冲周期T=(R1+2R2)Cln2,为0.15ms左右,则频率在6 667 Hz左右,当环境湿度增大为90%RH时,频率会减少到6 186 Hz左右,引起后续电路动作,实现增干和报警。 分频器相关文章:分频器原理 电容传感器相关文章:电容传感器原理 上一页 1 2 下一页

摩登3注册开户_D-Link发布Cloud Router 5700 802.11ac无线路由

  D-Link今天公布了一款采用802.11ac规范的无线路由器产品Cloud Router 5700,它采用的最新博通5G Wi-Fi芯片可以让无线传输速度最高达到1750Mbps,这比目前流行的802.11n规范快上好几倍。 本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/134730.htm   除了速度快之外,其内置的操作系统也非常有趣,它可连接USB设备来管理下载内容,并支持IPv6规范,以太网接口速度达到4Gbps,并有SPI防火墙和WPA2加密特性,售价189.99美元。

摩登3平台首页_CC-Link在隧道掘进设备中的应用

飞机、导弹、宇宙飞船等“上天”装备对自动控制系统的要求是众所周知的,而隧道掘进设备对自动控制系统的要求大家还比较陌生,俗话说“上天入地”,隧道掘进设备就是一种特殊的“入地”装备,隧道掘进设备的自动化控制与其他行业的自动化控制相比具有技术难度高、工作环境恶劣、PLC应用历史短、系统故障引起的危害可能波及地面建筑等特点,许多工程实例说明隧道掘进设备自动控制系统的任何小故障都有可能放大为大事故,由此可见隧道掘进设备对自动控制系统要求有多高。  隧道掘进设备是一种存在振动的移动设备,它工作时会产生高温、高湿、高尘、高电磁干扰,几乎所有对自动控制系统不利的工作条件在隧道掘进设备中都存在,许多厂商的自动化元件在隧道掘进设备中应用时都或多或少发生过误动作,三菱电机的CC-Link通信网络和Q系列PLC在隧道掘进设备应用时还没有发现误动作,最近的一次实例是用于地铁二号线古北路站至中山公园站区间隧道施工的隧道掘进设备。该隧道掘进设备自动控制系统具有如下二个特点:  ①PLC输入输出点数多,开关量近1000点、模拟量100点以上。  ②PLC站间通信采用通信网络,PLC系统一次设计、分步实施,主PLC、1#PLC、2#PLC、3#PLC为基本PLC,4#PLC、5#PLC、6#PLC为扩展PLC,根据工程需要选用。    1、CC-Link通信网络的结构  CC-Link通信网络的结构如下图所示:主PLC为CC-Link网络控制PLC、1#PLC、2#PLC、3#PLC挂在CC-Link上组成隧道掘进设备分区域集散控制系统,承担隧道掘进设备的基本控制任务;4#PLC、5#PLC、6#PLC是隧道掘进设备自动控制系统的扩展部分,承担可以独立运行的单体设备的控制任务,它们根据需要挂上CC-Link通信网络。  1#PLC接受主PLC的操作指令,接受主PLC、2#PLC、3#PLC送到CC-Link通信网络上的开关量信号和模拟量信号,控制隧道掘进设备2#台车与3#台车的设备,向CC-Link通信网络上传2#台车与3#台车的开关量信号和模拟量信号。共有DI128点、DO64点、AI8点,采用三菱电机的Q系列PLC。  2#PLC接受主PLC的操作指令,接受主PLC、1#PLC、3#PLC送到CC-Link通信网络上的开关量信号和模拟量信号,控制隧道掘进设备4#台车与5#台车的设备,向CC-Link通信网络上传4#台车与5#台车的开关量信号和模拟量信号。共有DI64点、DO32点、AI8点,采用三菱电机的Q系列PLC。  3#PLC接受主PLC的操作指令,接受主PLC、1#PLC、2#PLC送到CC-Link通信网络上的开关量信号和模拟量信号,控制隧道掘进设备本体和拼装区域的设备,向CC-Link通信网络上传设备本体和拼装区域的开关量信号和模拟量信号。共有DI128点、DO128点、AI24点、AO8点,采用三菱电机的Q系列PLC。  4#PLC有二种控制模式,在就地控制模式下可以独立运行,在远程控制模式下接受主PLC的操作指令,向CC-Link通信网络上传4#PLC采集到的开关量信号和模拟量信号。共有DI24点、DO16点、AI16点,采用三菱电机的FX系列PLC。 上一页 1 2 下一页

摩登3注册网站_现场总线CC-Link在智能小区远程抄表和管理系统中的应用

21世纪的到来,特别是近年来自动控制技术和计算机技术的迅速发展,使得高科技正在由智能大厦走向智能住宅小区,目前“智能化”已经成为发展商开发建设住宅小区不可或缺的重要内容和卖点。建设部住宅产业化和设计司制定了《全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则》。导则对智能化系统的功能做了明确的规定,对智能化住宅的总体要求是:高度的安全性;舒适的生活环境;便利的通讯方式;综合的信息服务;家庭智能化系统。对于住宅小区的类型、居住对象、建设标准的不同,根据功能要求、技术含量、经济合理等综合因素,可分为一星级(普及型)、二星级(提高型)、三星级(超前型)三种类型。普及型智能化小区定义为应用现代信息技术,达到以下功能要求: 住宅小区有计算机自动管理中心;水、电、气、热等自动计量计费,实行安全防范系统自动化监控管理;住宅的火警、有害气体泄漏等的自动报警;住宅紧急呼叫系统;对住宅的关键设备、设施实行集中管理,对其运行状态实行远程监控。 根据本报社宿舍小区的特点和管理要求,我们对宿舍区的智能化功能采取了分步实施的办法,首先实现对水的自动计量,待条件成熟后逐步对电、气进行自动计量,进而实现住宅紧急呼叫系统及对关键设备的自动化监控管理等功能。基于这样的要求,我们在选用小区智能化系统时必须考虑系统的使用性及可扩展性。目前有不少技术方案,其中应用最多的是使用单片计算机自行开发软件,安装于住宅公共部位,与管理中心主机用专用线相连接。此种方案虽然成本底,但系统软件不成熟、可靠性较差且今后扩展功能不易。可编程控制器具有可靠性好(平均无故障工作时间在10万小时以上),编程容易,指令运行速度快扩展功能容易等优点,并能提供开放式的现场总线,非常适合住宅小区智能化系统高可靠性的要求。我们采用三菱CC-LINK现场总线网络成功地在浙江日报竹竿巷住宅小区和凤起路住宅小区智能化系统中,已成功实现对水表自动抄表功能,获得了很好的效果,该系统可以随时容易地扩充监控点数,实现智能化住宅的其他功能。 二,系统硬件构成和原理: (一)CC-Link简介CC-Link是CONTROL&COMMUNICATIONLINK的简称,它通过通讯网络,提供156KBPS至10MBPS的通讯速率(视系统通讯距离而定),最大通讯距离可达1200M(156KBPS速率)。CC-Link网络上可挂的各种模块(包括开关量I/O和模拟量I/O)以及子站控制器,每个CC-Link网的最大点数为2048,64站,可大大简化控制线路的布线。 (二)小区自动抄表系统的构成 为保证抄表系统的精度和日后的检验,抄表系统采用了宁波水表厂生产的LXSY-20E脉冲水表作为信号源,该水表每立方水流过时发10个脉冲。住宅土建建设时预先敷设信号电缆分别由各住户的水表处引至楼道远程I/O端子箱。其中浙江日报竹竿巷住宅小区有150余住户,均为多层共14个单元,每个单元设16点远程I/O一个,整个系统设主站控制器和液晶触摸屏一个,液晶触摸屏已中文翻页方式显示所有住户当前用水量,并可显示智能化小区的其他信息。凤起路住宅小区有多层6幢12个单元,每个单元设16点远程I/O一个,高层2幢共158户住户,分别设32点远程I/O三个,其余配置相同。 上一页 1 2 下一页

摩登3平台开户_基于CC-Link的并条生产系统的研究

作为纺纱过程中的一道工序,并条介于精梳和粗纱之间。其主要任务是:并合、牵伸、混合、成条,将生条进一步加工成熟条,以提高棉条质量。并条工序是决定棉纺产品质量的关键,棉纺并条工序的工艺设备水平状况对棉纺产品的影响,越来越引起国内外棉纺专家的重视。 如图1所示为ASFA306型并条机的工艺过程,并条机机后是导条架,下面每侧各放6个或8个喂入棉条筒1,每侧棉条为一组。棉条经由导条罗拉2和给棉罗拉3,进入牵伸装置4,经过牵伸的须条沿前罗拉表面进入弧形导管6,聚拢成条后由紧压罗拉7压紧成光滑紧密的棉条,再由圈条盘8有规律的圈放在输出棉条筒9内。 目前,纺织厂的并条车间都是以人工看管机台为主,生产线的自动化程度很低,而且纺纱车间具有温度高、飞丝多、噪声大等特点,这种恶劣的环境对人的健康很不利,工作也易疲劳。为了提高生产率和产品质量,减轻工人的劳动强度,我院与海安纺机厂合作研制出ASFA-306新型高速并条机,并提出了基于CC-Link总线实现并条生产车间设备的联网,构造并条生产系统以提高生产的自动化程度。 二、CC-Link网络简介 CC-Link(Control&CommunicationLink)是一类基于PLC系统的现场总线,是PLC远程I/O系统向现场总线技术的发展和延伸。CC-Link网络在实时性、分散控制、与智能机器通信、RAS功能等方面具有最新和最高功能,同时,它可以与各种现场机器制造厂家的产品相连,为用户提供各厂商设备的使用环境。该网络满足了用户对开放结构与可靠性的严格要求,它具有如下特点:◆CC-Link网络可以形成高速度及远距离的应用组态,使其能适应网络的多样性,在速率为156bps时,通信距离可达1200米加中继器后,通信距离更远;◆采用普通屏蔽双绞线,大大降低接线成本,抗干扰能力强;◆具备自动在线恢复功能,待机主控功能,切断从站功能,确认连接状态功能及测试和诊断功能,因此,可以构成具有高可靠性的网络。◆在CC-Link系统中可以连接下述三种远程元件:远程I/O—仅仅处理开关量的现场元件,例如数字式I/O或气动阀。远程装置—能处理开关量和数字量的现场元件,例如模拟量I/O、MELSEC-FX系列PLC。智能化远程—具有CPU并且能与主站和其它站通讯的现场元件,例如个人电脑。基于CC-Link的上述特点,我们选定CC-Link作为并条生产系统的现场总线。 三、系统硬件结构设计 1.系统配置并条工序通常分为头道并条和二道并条,其中1#、3#、5#并条机完成头道并条,2#、4#、6#并条机完成二道并条,八节并条机的生产车间的布局如图2所示。对应每台并条机有阀岛控制的操作机进行换空筒和推满筒操作。1#、2#传送带用以传送备用空筒,由变频器控制其启停等操作。3#传送带用以传送加工完到下一道工序的满筒,因其一直在动作,故直接由主站扩展的输出模块通过接触器来控制。并条生产系统的组成为:1个主通信控制站,8节FX2N系列PLC控制的并条机作为远程装置站,4个用于传感器信号输入的远程I/O模块,1个用于故障指示的远程I/O模块,8个控制操作机完成换筒操作的阀岛,1个人机界面,1台变频器以及1台个人电脑,所有这些模块都挂在CC-Link总线上。系统连线框图如图3所示。 上一页 1 2 下一页

摩登3注册平台官网_CC-Link在上海大众GOL油漆车间监控系统中的应用

前言: 自动化技术的发展与汽车制造行业有密不可分的关系,比如PLC技术的起源和发展都是在汽车行业首先开始,既而渗透到其他领域,现场总线技术的发展也是同样的情况,同时自动化技术的发展和在汽车行业的应用同样大大促进了汽车制造行业的飞速发展。 在中国,目前汽车制造业的自动化水平相对其他行业是比较先进的,在整车组装、喷涂、发动机、传送链等等基本上所有的环节,自动化技术的应用都是比较丰富的。 三菱电机的自动化产品和CC-Link在中国的汽车行业的应用非常广泛,在中国的绝大多数汽车厂中都有应用,为保证生产的高效、稳定、正常进行,发挥着重要的作用。下面着重介绍CC-Link在上海大众GOL油漆车间监控系统中的应用情况,反映CC-Link技术应用的一个侧面,为总线技术在汽车厂中的应用提供借鉴。 应用实例: 上海大众汽车有限公司的新款车型GOL实际上在原汽车二厂并线生产,由于老油漆车间的控制系统已经使用近十年,已远远不能满足现代化汽车制造的要求,因此,上海大众决定对其进行改造。本着先进、可靠、易维护等出发点,上海大众最终采用了我们的方案,即整个车间都采用日本三菱电机的PLC系统,并用CC-LINK把整个油漆车间设备联网,进行集中监控。 上海大众老油漆车间可以划分为几个工序:输漆、预处理、PVC漆、底面漆,并由地面链和悬挂链链条输送链连接整个车间,整个车间的控制系统如下图所示: 各部分功能和配置说明: 1.预处理:主要功能是根据不同工艺控制相关泵、阀的运行,有DI140点、DO160点。PLC采用三菱Q系列,并配有就地HMI,用于设备区域自动运行等设置及就地信息显示。 上一页1 2 下一页

FPD-Link II芯片组在汽车上的应用方案

2006年,美国国家半导体创新地研发出单对双绞线差分传输的串行解串器(SerDer) II 系列,这种串行化由于消除了在数据和时钟路径间的偏斜,简化了在单一个差动对上转换24位总线的工作。通过单对双绞线,可有助削减PCB的层数、缆线宽度以及连接器的尺寸和管脚,从而节省系统成本。 本文引用地址: 在传统的显示系统设计中,绘图控制器或绘图处理器(GPU)会传送有像素时钟和同步信号对齐的并行RGB颜色位,这些信号使用TTL电平,信号线有二十多条,在远程的LCD显示器连接中,有时会因缆线太厚,或者电源和EMC(电磁兼容性)等问题而导致并行总线不能超过20cm~30cm的长度。 为解决这个问题,美国国家半导体在90年代的中期与当时领导业界的TFT面板供货商一起研发了串行解串器(SerDes)(平面显示器-链接)系列。该传送器收集高至18位/24位的RGB信息(6位/8位色彩)以及三个控制信号和时钟,然后将它们转换成三个差动数据对和一个时钟对。线对减小到4对,使用LVDS传输,以解决EMC问题。是笔记本电脑液晶显示器液晶电视的显示屏接口标准。 DS90UR241/124的功能 DS90UR241/124是5-43MHz DC平衡的24位LVDS串行化器/并行化器,具有24:1和1:24的数据传输,具有用户定义的预加重,支持AC耦合的数据传输,嵌入了时钟和数据恢复(CDR),电源电压3.3V ± 10%,具有广泛的用途。主要特点:一对差分双绞线传输,布线简单,成本低;24位数据串化/解串(18位的视频+控制信号+I2S的音频);信号调理电路可将传输延长至10米,满足长距离传输要求;非常低的EMI,容易通过车规测试;数据中嵌入时钟,使得解串器端不需要参考时钟,减少系统成本;内建BIST模式(方便进行工厂测试/在线诊断);通过AEC-Q100 2级(级认证资格)。 DS90UR241/DS90UR124在显示系统中的应用 显示系统的应用包括:中控台的显示,后坐头枕显示,汽车仪表显示,导航系统显示。其他的如:平视显示系统,后视显示系统,摄像系统/传感系统/其他的辅助驾驶系统。 一般的WVGA格式的显示屏采用800×480 WVGA分辨率,18位(色深,RGB666格式),时钟频率30MHz左右。 图1: II DS90UR241/124功能框图。 图2:FPD-Link II显示信号切换应用(交叉开关)。

CC2420和MMA7260的无线传感器数据采集系统

摘要:简要介绍了ZigBee技术协议以及和的性能和特点,设计了一种基于和的无线传感器数据采集系统,给出了具体的软、硬件设计方法以及实际测试结果。该系统选用高灵敏度的三轴加速度传感器芯片来采集机构的振动加速度信号,再通过支持ZigBee无线传输协议的把数据发送给接收装置。关键词:CC2420;MMA7260;ZigBee;数据采集 本文引用地址: 引言 随着工业测控系统规模的不断扩大以及数据采集的多样性,有线网络由于安装盒成本高昂以及使用不便等缺点受到很大的限制,而无线传感器网络凭借投资成本低、结构灵活、易于改造、无需布线等优势,在数据采集领域得到了比较广泛的应用。ZigBee无线传输协议是一种新兴的短距离、低功耗、低复杂度、低数据传输速率且低成本的双向无线网络通信技术,主要应用于工业控制、传感数据采集和系统监控等领域。工业中各种机构的振动对机械产品的工作性能有较大影响,机构疲劳损坏容易导致生产过程中事故的发生。因此,采用传感器来采集振动信号用于分析产品性能和预防事故的发生具有重大意义。 1 ZigBee技术协议简介 2002年8月ZigBee联盟成立,由英国Invenys公司、日本三菱电气公司、美国Motorola公司以及荷兰Philips公司组成。IEEE 802.15.4的ZigBee协议标准于2003年5月获得批准。ZigBee技术的物理层和数据链路层(包括逻辑链路控制子层LLC和介质访问控制子层MAC)协议主要采用IEEE 802.15.4标准,而ZigBee联盟主要负责网络层和应用汇聚层的开发,以及制定其安全协议和市场推广等。ZigBee协议体系架构如图1所示。 ZigBee的名字来源于蜂群赖以生存和发展的通信方式,故又称为“紫蜂”技术。该协议的拓扑结构包括星形、树状和网状拓扑结构,开发者可以根据不同的应用需求来选择相应的网络拓扑结构,从而有效地降低成本,提高系统运行效率。相对于其他无线通信网络技术,ZigB-ee具有如下特点: ①功耗低。在低功耗待机模式下,2节五号电池可支持长达6个月到2年左右的使用时间。 ②数据传输速率低,只有10~250 kbps。 ③成本低,工作频段灵活。由于数据传输速率低、协议简单,使用的频段分布在24 GHz、868 MHz(欧洲)和915 MHz(美国),均为免执照频段,大大降低了使用成本。 ④时间延迟短。正常通信情况下,时间延迟为l5~3O ms。 ⑤安全性高。提供了数据完整性检查和鉴权功能,采用高级加密标准(AES-128)的算法,安全性很高。 2 CC2420和MMA7260芯片简介 CC2420基于Chipcon公司的Smart RF03技术,使用O.18μm的CMOS工艺生产,具有很高的集成度。该芯片具有完全集成的压控振荡器,只需要天线、16 MHz晶振等非常少的外围电路就能在2.4 GHz频段工作;并且提供一个SPI接口与微处理器相连,完成寄存器的设置和收发数据的任务。CC2420的选择性和敏感性指数都超过了IEEE 802.15.4标准的要求,可确保短距离通信的有效性和可靠性。利用此芯片开发的无线通信设备支持的最高数据传输速率可达250 kbps,可以实现多点对多点的快速组网。 HFZ-CC2420EM-22 ZigBee射频模块是采用CC2420射频芯片制成的无线通信模块,支持ZigBee协议栈。该模块集成有天线和CC2420其他的外围器件,可以通过SPI接口直接与8位、16位或32位的MCU相连,使用方便。 MMA7260是飞思卡尔公司生产的低成本微型电容式三轴加速度传感器。它采用信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术,提供±1.5g /2g/4g/6g四个量程,用户可在这4个灵敏度中选择。该器件带有低通滤波并已做0g补偿,提供休眠模式,因而是电池供电的无线数据采集的理想之选。该芯片具有如下特性: ◆可选灵敏度,±1.5g/2g/4g/6g; ◆低功耗,工作时电流为500μA,休眠模式下为3μA; ◆低压运行,工作电压为2.2~3.6 V; ◆高灵敏度,在1.5g量程下为800 mV/g; ◆低通滤波器具有内部信号调理功能; ◆设计稳定,防震能力强。 上一页 1

图像采集系统的Camera Link标准接口设计

引 言 高速数据采集系统可对相机采集得到的实时图像进行传输、实时处理,同时实现视频采集卡和计算机之间的通信。系统连接相机的接口用的是 接口,通过 接口把实时图像高速传输到FPGA图像采集卡中进行数据实时处理,并通过PCI接口实现采集卡和计算机之间的通信。本文主要研究数据采集系统 Cam-era 接口技术。 Link是专门为数字摄像机的数据传输提出的接口,是2000年10月由一些摄像头供应商和图像采集公司联合推出的。Camera Link简化了计算机和摄像头之间的连接。本设计选用Dalsa公司的DS-21-02M30相机,该相机支持Camera Link接口。相机数据通过Camera Link接口传输到一块Altera公司的FPGAStratixII中进行处理。在FPGA中进行数据的高速缓存,可以在FPGA中设计各种图像处理程序对图像进行实时处理。 本文引用地址: 1 DS-21-02M30相机简介 DS-21-02M30相机可提供高灵敏度的8/10位图像。为了同时获得卓越的分辨率和灰度级,DS-21-02M30相机图像分辨率为1 600×1 200,像素尺寸为7.4 μm×7.4 μm,像素数据输出时钟为40 MHz,最高帧频可达60帧/s。通过设定像素数据格式命令,可以设定像素数据为8位、10位。功耗低于15 W,供电电源电压为12~25 V。 通过异步串口向DS-21-02M30相机发送ASCII码控制命令和诊断命令,可以控制相机输出图像的增益、补偿、帧频、曝光时间、曝光模式和测试图像的输出,还可以对相机进行诊断。串口协议:1位开始位,8位数据位,无奇偶校验位,1位停止位;通信波特率为9 600 bps(相机默认),通过设定波特率命令可将其设定为19 200 bps、57 600 bps和115 200 bps。 DS-21-02M30相机共有4种曝光模式,可以通过设定曝光模式命令来为相机选择合适的曝光模式。 模式2:内部触发方式(相机的默认曝光模式)。帧频和曝光时间可用相应的命令控制。 模式3:最大曝光时间的外部触发方式。 模式4:外部触发方式。帧频和曝光时间都由外部触发信号控制,即外部触发信号的高电平阶段为曝光时间,外部触发信号的频率为帧频。 模式6:外部触发方式控制帧频,曝光时间可用相应内部命令控制。 DS-21-02M30相机的命令以ASCII码的形式发送。向相机发送命令时,以回车符作为结束。相机上电后,相机背后的指示灯闪烁,同时通过串口发送“CameraInitialization in process,Please Wait…OK>”字符串。当收到“OK>”字符串时,表明相机要开始传送图像数据,相机背后的指示灯不再闪烁。当相机收到有效的命令时,会返回“OK>”字符串作为应答;否则,返回“Error x:Error Massage>”字符串作为应答。其中,x为错误标号,Error Massage表示对错误的具体说明。相机的应答字符串以符号“>”作为结束符。 2 Camera Link结构与原理 Camera Link是专门为数字摄像机的数据传输提出的接口,专为数字相机制定的一种图像数据、视频数据控制信号及相机控制信号传输的总线接口,数据传输速率最高可达2.38 Gbps。该标准规定了接口模式、相机信号、端口配置、图像数据位配置、连接器引脚定义及连接线、标准接收器芯片组。采用这种标准后,使得数字摄像机的数据接口输出采用更少的线数,连接电缆更容易制造,更具有通用性,而且数据的传输距离比普通传输方式更远。其最主要的特点是采用了LVDS(Low VoltageDifferential Signaling,低压差分信号)技术,使摄像机的数据传输速率大大提高。 在Careera Link标准出现之前,业界有一些标准(如较流行的IEEE-1394:接口)作为一种数据传输的技术标准。IEEE-1394被应用到众多的领域,数字相机、摄像机等数字成像领域也有很广泛的应用。IEEE-1394接口具有廉价,速度快,支持热拔插,数据传输速率可扩展,标准开放等特点。但随着数字图像采集速度的提高、数据量的增大,原有的标准已无法满足需求。为了简化数据的连接,实现高速、高精度、灵活、简单的连接,在 NationalSemiconductor公司开发的Channel Link总线技术基础上,由多家相机制造商共同制定推出了Camera Link标准。基于Camera Link的数字相机的采集速度和数据量均好于基于IEEE-1394标准。 上一页 1

基于CC2420的无线传感器网络节点的设计

引 言 网络是当今国内外通信领域的一大研究热点,它在军事、民用及工商业领域都具有广阔的应用前景。在军事领域,通过网络,隐蔽地分布在战场上的传感器可将获取的信息回给指挥部;在民用领域,网络可在家居智能化、环境监测、医疗保健、灾害预测等方面得到广泛应用;在工商业领域,无线传感器网络在工业自动化、空间探索和其他商业用途卜得到广泛应用。 本文引用地址: 考虑到无线传感器网络在通信上消耗能量较大,故选用功耗较小的芯片作为通信芯片来设计节点。 1 无线传感器的特征 无线传感器网络由大量体积小、能耗低、具有无线通信、传感和数据处理功能的传感器节点组成。因此,传感器节点是尤线传感器网络的基本单元,节点设计的好坏直接影响到整个网络的质量。无线传感器主要负责对周围信息的采集和处理,并发送自己采集的数据给相邻节点或将相邻节点发过来的数据转发给基站或更靠近基站的节点。它一般由传感器模块(传感器、A/D转换器)、处理器模块(微处理器、存储器)、无线通信模块(无线收发器)和能量供应模块(电池)组成,如图1所示。 所有无线传感器都具有相同的功能,但在某一时刻,各个节点可能正在执行不同的功能。根据功能,可以把节点分成传感器节点、簇头节点和汇聚节点3种类型。当节点作为传感器节点时,主要是采集周围环境的数据(温度、光度和湿度等),然后进行A/D转换,交由处理器处理,最后由通信模块发送到相邻节点,同时该节点也要执行数据转发的功能,即把相邻节点发送过来的数据发送到汇聚节点或离汇聚节点更近的节点;当节点作为簇头节点时,主要是收集该簇内所有节点所采集到的信息,经数据融合后,发往汇聚节点;当节点作为汇聚节点时,其主要功能就足连接传感器网络与外部网络(如Internet),将传感器节点采集到的数据通过互联网或卫星发送给用户。 2 芯片的性能和结构特点 是Chipcon公司开发的首款符合Zigbee标准的2.4 GHz射频芯片,集成了所有Zigbee技术的优点,可快速应用到Zigbee产品中。Zigbee是建立在IEEE 802.15.4定义的可靠的PHY(物理层)和MAC(媒体访问控制层)之上的标准,它定义了网络层、安全层和应用层。Zigbee的协议架构如图2所示。 Zigbee技术的特点如下: a) 数据传输速率低:只有20~250 kbit/s,专注于低传输速率的应用。 b) 时延短:休眠激活时延和活动设备接入信道时延均为15 ms,典型的搜索设备时延为30 ms,这便可以使系统有更多的睡眠时问,从而大大降低能量消耗。 c) 功耗低:由于Zigbee的传输速率低,且采用了休眠模式,因此大大降低了功耗。单靠两节5号电池便可维持6到24个月,这是其他无线通信技术望尘莫及的。 d) 安全性高:Zigbee提供了基于CRC(循环冗余校验)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证,采用高级加密标准(AES-128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。 e) 免执照频段:采用直接序列扩频在ISM(工业、科学、医疗)频段,2.4 GHz(全球)、915 MHz(美国)和868 MHz(欧洲),均为免执照频段。 f) 网络容量大:Zigbee可采用星状、树状和网状网络结构,并采用IEEE标准的64-bit编址和16 bit短编址。由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点;同时,主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65 000个节点的大网。 g) 可靠性高:采用了CSMA-CA技术来避免发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。 h) 低成本:由于Zigbee数据传输速率低,协议简单,因此大大降低了成本。 CC2420芯片除了拥有以上Zigbee的所有优点外,还具有与微控制器的接口配置容易(四线SPI串行口)、接收与发送采用不同存储空间、所需外部元件较少以及采用QLP-48封装,外形尺寸只有7 mm×7 mm等性能特征。 CC2420芯片的内部结构如图3所示。天线接收的信号经低噪声放大器放大,并通过I/Q降频转换为2 MHz的中频信号。该信号再经滤波、放大、A/D转换、自动增益控制、终端信道过滤以及信号修正等,最终得到正确数据。当要发送数据时,先把要发送的数据放入容量为128字节的发送缓冲区。报头和起始帧由硬件自动生成。根据IEEE 802.15.4标准,将数据流的每4个比特扩展为32码片,然后送到D/A转换器。最后,经过低通滤波和上变频混频,并在能量放大器中进行放大后,交由天线发送。 3 节点设计 由于在设计中用到的传感器较少(主要是温度传感器和光传感器),因此将传感器模块集成到处理器模块中。所以对节点设计的描述将分为处理器模块、通信模块和供电模块3部分。其中处理器模块选用ATmega128L作为处理器芯片,通信模块选用CC2420作为通信芯片,在电源方面,采用2节5号电池提供3V供电。 3.1 处理器模块 处理器是整个节点的中心,其他模块都要通过处理器来联系,因此处理器性能的好坏决定了整个节点的性能。ATmega128L芯片是ATMEL公司开发的一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器。它有128 kB的系统可编程Flash存储器,4 kB EEPROM,以及4 kB的片内SRAM,同时还可以扩展外部存储器;采用先进的RISC结构,大部分指令在一个时钟周期内完成;有64个10引脚,都与通用单片机兼容;片内提供1个串行外围接口SPI、1个两线串行接口TWI和2个通用同异步串行接口,用于与外部元件的通信;并提供8通道10位采样精度的A/D转换器,该器件同时支持16路差分电压输入组合。 处理器与传感器的连接如图4所示。因为光传感器与温度传感器的工作原理相似,因此它们可采用同样的电路图。图中的R1为光敏电阻或热敏电阻,R2为10kΩ电阻,用于保护电路,加入电容C1是为使A/D转换器采样所得到的数据更精确。 电路的工作原理是:用ATmega128L的一个引脚给电路提供电源,从图中的电源端输入电路。R1的阻值根据光(R1为光敏电阻)或温度(R1为热敏电阻)的变化而发生变化,从而引起其压降的变化。将R1的负端与处理器的一个A/D转换器端口连接,处理器即可收到一个电信号,然后处理器启动A/D转换功能,将电信号转换为数字存入寄存器,当MCU需要处理或发送该数据时便可来取。利用下式可计算出十位二进制A/D转换器读数DADC。 式中:Vin为A/D转换器引脚的输入电压;Vref为参考电压。 上一页 1