基于ZigBee的矿井环境监测系统设计--主控单元设计.doc

摘要：随着城市化建设的发展，我国对煤矿的需求量不断的增大。但是我国煤矿事故发生频率依然很高，煤矿安全状况令人担忧。分析近期发生的几起事故时，发现主要的原因是井下环境复杂，地面人员与井下人员信息沟通不及时，以至于地面人员难以实时、动态地掌握井下的环境状况以及工作人员的作业情况。如若能够对矿井环境进行实时监测，将会有效的减少人员和财产损失。而基于ZigBee的矿井环境监测系统刚好满足上述要求，能够对井下的环境进行有效、实时监测。

ZigBee是一种定义了短距离、低数据传输速率的无线通信协议，具有高可靠性、低成本、低功耗等显著优点。在本论文中，将主要论述基于ZigBee2006协议栈(Z-Stack-CC2430)设计的软硬件系统的整体方案，以实现对温湿度、风速、CO2、CO、H2S等参数进行测量，并通过主控模块根据需要对相应节点进行访问，并进行报警、控制、集中显示等动作。

关键字：Z-Stack；MSP430；环境监测；CC2430

目录

摘要

ABSTRACT

1 引言-1

1.1 选题背景及意义-1

1.2矿井环境监测系统研究发展现状-1

1.3 本文主要研究内容-2

2 ZigBee技术及相关背景知识-4

2.1 ZigBee技术简介-4

2.2 ZigBee协议栈-4

2.2.1 ZigBee协议栈概述-4

2.2.2 802.15.4通信层-4

2.2.3 ZigBee网络层-6

2.2.4 ZigBee应用层-7

2.3 ZigBee的网络拓扑和路由-8

2.4 ZigBee无线单片机CC2430-10

2.4.1 CC2430单片机概述-10

2.4.2 CC2430 涉及到的无线通信技术-11

2.5 MSP430F6638单片机简介-12

2.5.1 MSP430F6638单片机概述-12

2.5.2 MSP430F6638内部结构-13

3 ZigBee矿井环境监测系统设计的总体方案-14

4 系统的硬件设计-15

4.1主控单元电路设计-15

4.1.1 微控制器模块-15

4.1.2 串口RS232模块-16

4.1.3 LCD液晶显示模块-17

4.1.4 报警系统模块-18

4.2 分支节点单元硬件设计-18

5 系统的软件设计-20

5.1 数据采集的流程-20

5.2 MSP430F6638中的显示程序-22

5.2.1 RS232串口通信模块软件设计-22

5.2.2 TFT-LCD显示模块软件设计-23

5.2.3 按键操作与报警模块软件设计-23

6 结论-25

致谢-26

参考文献-27