關(guān)于zigbee的考勤器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　南京工程學(xué)院</b></p><p><b>　　工 業(yè) 中 心</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）</p><p>　　題 目： 基于Zigbee的考勤器設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè)： *************

2、******* </p><p>　　班 級(jí)： ************ 學(xué) 號(hào)： **********</p><p>　　學(xué)生姓名： *** *** </p><p>　　指導(dǎo)教師： ******************* </p><p>　　起迄日期：

3、 ******************* </p><p>　　設(shè)計(jì)地點(diǎn)： *********** </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）英文摘要</p><p><b>　　目 錄</b></p>

4、<p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第一章 緒 論2</p><p>　　1.1 本課題的研究背景2</p><p>　　1.2 本課題的研究目的和意義2</p><p>　　1.3 考勤器系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀4</p><p>　　1.3.1 國(guó)外考勤器的

5、發(fā)展現(xiàn)狀4</p><p>　　1.3.2 國(guó)內(nèi)考勤器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀4</p><p>　　1.4 考勤器的發(fā)展趨勢(shì)5</p><p>　　1.5 本課題的研究?jī)?nèi)容6</p><p>　　1.6 本章結(jié)構(gòu)7</p><p>　　第二章 考勤器系統(tǒng)介紹8</p><p>　　2.1 考

6、勤器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹8</p><p>　　2.2 ZigBee的介紹8</p><p>　　2.3 研究ZigBee組網(wǎng)10</p><p>　　2.4 無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸對(duì)比12</p><p>　　2.5 本章總結(jié)14</p><p>　　第三章 考勤器的硬件設(shè)計(jì)15</p><p>

7、;　　3.1 主要器件選型16</p><p>　　3.2.1 CC2530性能參數(shù)16</p><p>　　3.2.2 CC2530引腳描述 17</p><p>　　3.2 天線輻射18</p><p>　　3.3.1 天線的基本參數(shù)18</p><p>　　3.3.2 天線輻射18</

8、p><p>　　3.3 系統(tǒng)功能模塊分析與設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.4 本章總結(jié)22</p><p>　　第四章 考勤器的軟件設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件的整體設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.1.1 協(xié)調(diào)器25</p><p>　　4.1.2 路由器26<

9、;/p><p>　　4.1.3 終端節(jié)點(diǎn)27</p><p>　　4.2 無線網(wǎng)絡(luò)的RSSI值28</p><p>　　4.3 ZigBee協(xié)議棧中的NV操作29</p><p>　　4.4 ZigBee休眠與喚醒29</p><p>　　4.5 時(shí)間戳30</p><p>　　4.6 本

10、章總結(jié)30</p><p>　　第五章 系統(tǒng)調(diào)試31</p><p>　　5.1 硬件測(cè)試31</p><p>　　5.2 軟件測(cè)試31</p><p>　　5.3 本章總結(jié)36</p><p><b>　　第六章 結(jié)論37</b></p><p><b&

11、gt;　　6.1 總結(jié)37</b></p><p><b>　　致 謝39</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p><b>　　附錄41</b></p><p><b>　　前 言</b></

12、p><p>　　信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展越來越壯大，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展越來越迅速，越來越多的公司不斷的擴(kuò)大規(guī)模，然而，員工的管理也就越來越不方便，僅靠手工記錄數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)適應(yīng)不了時(shí)代發(fā)展的步伐，傳統(tǒng)的考勤方式有手動(dòng)簽到、插卡式、條碼式，這些都是低速率的方式，然而現(xiàn)在的工作量相當(dāng)?shù)拇螅瑢W(xué)者們利用現(xiàn)代信息技術(shù)一步一步的探索、發(fā)現(xiàn)。而無線考勤器的設(shè)計(jì)減少考勤員的工作量，考勤數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和考勤的效率提高了。而且考勤器具有存儲(chǔ)的功能，在以后的查

13、詢、管理等方面給考勤員帶來了很大的方便。</p><p>　　傳統(tǒng)的考勤是用手工記錄數(shù)據(jù)，過程比較費(fèi)時(shí)，而且效率不高，數(shù)據(jù)不夠精確。當(dāng)有了插卡式和條形碼的考勤器慢慢的有了長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展時(shí)，考勤器無論是技術(shù)還是質(zhì)量上都有顯著的提高。將無線技術(shù)應(yīng)用到考勤器中是一種發(fā)展趨勢(shì)，將識(shí)別技術(shù)和無線技術(shù)運(yùn)用到考勤器中將促進(jìn)考勤器的發(fā)展。</p><p>　　最近幾年，無線技術(shù)的發(fā)展很快，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)慢慢的代

14、替有線技術(shù)，機(jī)械操作代替人工操作。無線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)就是省去了有線布線的繁瑣，能隨時(shí)隨地的進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。ZigBee技術(shù)一開始被稱為“HomeRFlite“技術(shù)，ZigBee的核心協(xié)議就是由EEE802. 15.4工作組在2000年12月成立的工作組來制訂的[1]。ZigBee無線技術(shù)解決了，短距離傳輸、低功耗、低速率、低成本的一種雙向無線通信新技術(shù)這類問題。無線聯(lián)網(wǎng)和控制也能夠運(yùn)用到小型便宜的設(shè)施上。</p>&

15、lt;p>　　此次實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的考勤器設(shè)計(jì)，采用無線終端節(jié)點(diǎn)（卡）進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)的采集，將數(shù)據(jù)通過ZigBee模塊發(fā)送到路由節(jié)點(diǎn)（東門或者西門），將路由器自身的MAC地址與終端節(jié)點(diǎn)的地址一并發(fā)送到協(xié)調(diào)器，將數(shù)據(jù)傳輸至PC機(jī)，是通過串口RS232通信來進(jìn)行的，使考勤員進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢。這一設(shè)計(jì)可以應(yīng)用與學(xué)校，公司等需要考勤的場(chǎng)所。它的成本低和功耗低以及供電時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，是使用者的首選。</p><

16、;p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　本課題的研究背景</b></p><p>　　現(xiàn)如今，隨著微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，極大的推動(dòng)了計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備的普及，同時(shí)也提升了發(fā)展速度，電腦、掌上電腦、手機(jī)等電子產(chǎn)品進(jìn)入到人們的日常生活和工作中也是一個(gè)必然的趨勢(shì)，甚至來說它們已經(jīng)成為人們生活中的一部分，不可缺少的。如今無線技

17、術(shù)對(duì)我們的工作和生活更加方便快捷，有線技術(shù)也就漸漸被無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)代替，方便，簡(jiǎn)單的有線設(shè)備都能用無線有效的連接，所以無線網(wǎng)絡(luò)得到越來越多學(xué)者的開發(fā)。將無線技術(shù)應(yīng)用于考勤器，不但提高了考勤的效率，而且還有利于考勤的質(zhì)量，方便了考勤員的工作量。</p><p>　　本課題的研究目的和意義</p><p>　　隨著時(shí)代不斷地進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)化也越來越普遍了，同時(shí)科技的不斷發(fā)展，對(duì)各方面的要求也就越

18、來越高了，比如開放的數(shù)據(jù)接口、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)監(jiān)控與傳輸、安全的數(shù)據(jù)鏈接，有線的通信維護(hù)成本高等，這些局限性的特點(diǎn)都是現(xiàn)代通訊技術(shù)必須改善的[2]。因此，無線傳輸通信建立可靠的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)設(shè)備的環(huán)境下成為迫切的需求。研究人員探索更好的解決方案，例如WIFI、WLAN或藍(lán)牙設(shè)備等。</p><p>　　現(xiàn)有一種無線傳輸?shù)淖越M織網(wǎng)絡(luò)，稱之為ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種短距離傳輸?shù)募夹g(shù)。它提供的形式非常的簡(jiǎn)單、靈活方

19、便，而且可信度極高，它是一種基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗無線個(gè)域網(wǎng)協(xié)議（WPAN，Wireless Personal Area Network）。適用于自動(dòng)控制等范圍，能夠嵌入在各種各樣的設(shè)備中，ZigBee技術(shù)作為當(dāng)今最具代表性的、新興的無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它具備很多優(yōu)點(diǎn)：較短的延時(shí)時(shí)間、多地的成本，功耗也不高，超大的網(wǎng)絡(luò)容量。數(shù)據(jù)采集多、監(jiān)控網(wǎng)點(diǎn)多的場(chǎng)合更適合ZigBee技術(shù)使用，同時(shí)地理位置復(fù)雜的場(chǎng)合也離不開它。<

20、/p><p>　　網(wǎng)絡(luò)無線技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)成為市場(chǎng)上前景很好的無線通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一。目前考勤系統(tǒng)運(yùn)用該技術(shù)，大范圍的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，采用多跳的方法，這樣更容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)減少了不必要的麻煩，提高了工作效率[3]。</p><p>　　一個(gè)優(yōu)秀的企業(yè)要有一套科學(xué)的企業(yè)管理制度，企業(yè)管理的重要組成部分是人力資源的管理。現(xiàn)在的企業(yè)中，考察一個(gè)員工工作效率的指標(biāo)就是他的出勤率，將來我們走進(jìn)企業(yè)工作也會(huì)

21、遇到。而對(duì)于員工出勤率的統(tǒng)計(jì) 就需要考勤器來完成了。隨著電子信息技術(shù)發(fā)展越來越好，考勤的方法也在不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新。計(jì)算機(jī)一般都是被用來做考勤的管理系統(tǒng)，這樣的一個(gè)子系統(tǒng)，它考勤數(shù)據(jù)的精確，是由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供的，同時(shí)也給考勤制度打下了根基[4]?，F(xiàn)在的考勤系統(tǒng)計(jì)隨著算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，功能越來越成熟，從一開始的人工考勤，發(fā)展到磁卡式考勤，之后是感應(yīng)式IC卡考勤器，到后來的先進(jìn)的指紋識(shí)別考勤以及人臉識(shí)別考勤，現(xiàn)在還有一種較為先進(jìn)的考勤系統(tǒng)：虹膜

22、識(shí)別考勤系統(tǒng)?，F(xiàn)在在市場(chǎng)上考勤系統(tǒng)種類繁多，運(yùn)用場(chǎng)合也多，比如在財(cái)經(jīng)、移動(dòng)、商業(yè)等方面被大家廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　在企業(yè)單位和事業(yè)單位中，人事管理工作中考勤的管理不用說都知道，這部分很重要，運(yùn)用價(jià)值很高。企事業(yè)單位用考勤管理系統(tǒng)來反映員工的遲到、缺席、早退等出勤情況的信息，以便各類情況進(jìn)行管理?？记诠芾硐到y(tǒng)中記錄的信息直接的與員工切身利益相掛鉤，如員工的考核、工資調(diào)整、職位調(diào)升等，這些都是與考勤信息

23、掛鉤的。 </p><p>　　就如今而言，在中國(guó)各種企業(yè)中都有考勤，只不過考勤的方式不一樣，大多是以下幾種：人工登記考勤、人工刷卡考勤、指紋考勤、虹膜考勤等。對(duì)于浪費(fèi)人力、效率低的人工登記考勤的方法來說，會(huì)因?yàn)槿藶橐蛩爻霈F(xiàn)不真實(shí)的考勤現(xiàn)象。指紋考勤的特點(diǎn)是：具備的不變性和唯一性，它是利用人體指紋進(jìn)行識(shí)別進(jìn)行考勤。指紋考勤相較于人工考勤來說效率有所提高，但還不足以彌補(bǔ)人工考勤的所有缺點(diǎn)，同時(shí)它的價(jià)格也很貴，而且環(huán)

24、境適應(yīng)能力比較差。然而非接觸式IC卡具有能獨(dú)立讀取信息，操作簡(jiǎn)單且方便攜帶，低誤碼率，成本低且具有針對(duì)性等優(yōu)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)慢慢的成熟，將無線網(wǎng)絡(luò)非接觸式IC感應(yīng)考勤控制系統(tǒng)，推廣在企業(yè)與校園中存在很大的意義。 </p><p>　　考勤器系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　國(guó)外考勤器的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　國(guó)外在ZigBee技術(shù)方面的鉆研比我國(guó)早很多，他們

25、的技術(shù)也很成熟，在標(biāo)準(zhǔn)化方面，IEEE802.15.4工作組主要擔(dān)任制定物理層、媒體訪問控制層的協(xié)議，在國(guó)外利用ZigBee技術(shù)來設(shè)計(jì)與考勤系統(tǒng)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)也有很多，尤其是研究指紋的識(shí)別的發(fā)展，國(guó)外從事指紋識(shí)別研究的科研機(jī)構(gòu)與學(xué)校有很多，國(guó)外的考勤系統(tǒng)市場(chǎng)已經(jīng)慢慢的進(jìn)入了成熟穩(wěn)定的階段，它們主要的產(chǎn)品的劃分已經(jīng)進(jìn)入了細(xì)分階段，有針對(duì)性的生產(chǎn)。例如，標(biāo)簽和讀卡器就只由標(biāo)簽和讀卡器的廠家生產(chǎn)，如美國(guó)的HL-Data公司和HMD公司以及德國(guó)的D

26、estle公司。有些公司研究生產(chǎn)控制器就只研究它的生產(chǎn)的控制器和其軟件部分，例如美國(guó)的北計(jì)算機(jī)公司、CSI公司。他們憑借其產(chǎn)業(yè)的構(gòu)成和主要的專業(yè)公司，由于它們的雄厚的財(cái)力，先進(jìn)的技術(shù)、領(lǐng)先的市場(chǎng)以及專業(yè)人員的積累，將這個(gè)市場(chǎng)慢慢的壟斷了。這正是因?yàn)槭袌?chǎng)的漸漸的成熟，人們通常了解考勤控制系統(tǒng)的概念之后，在購(gòu)買考勤器設(shè)備方面就可以很容易的區(qū)別，然后從不一樣的公司采購(gòu)到每個(gè)部分的設(shè)備，從而可以對(duì)其自己進(jìn)行系統(tǒng)集成的成套的安裝與調(diào)試[5]。&l

27、t;/p><p>　　國(guó)內(nèi)考勤器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在中國(guó)，研究ZigBee的技術(shù)比較晚，ZigBee模塊的制造商在我國(guó)通常都被芯片廠家數(shù)量等問題限制其價(jià)錢，然而現(xiàn)在國(guó)外依然占據(jù)著國(guó)內(nèi)的考勤器市場(chǎng)，因?yàn)槲覀儑?guó)家還沒有自主研發(fā)制作的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟產(chǎn)品，但卻只有一些簡(jiǎn)單應(yīng)用的和針對(duì)性的研究文章，在期刊雜志上出現(xiàn)過，但是隨著無線技術(shù)的發(fā)展，也有許多的研究所和組織機(jī)構(gòu)在

28、研究這種無線技術(shù)[6]。即使考勤技術(shù)方面得到了較大的發(fā)展，但識(shí)別度還是不能夠滿足實(shí)際應(yīng)用，除了引進(jìn)國(guó)外技術(shù)外，還有國(guó)內(nèi)公司獨(dú)立研究開發(fā)的產(chǎn)品，但是有些產(chǎn)品在應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)上還是不太成熟，還沒有得到更廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　國(guó)內(nèi)一些廠家在的硬件技術(shù)上越來越成熟，國(guó)內(nèi)的一些電子市場(chǎng)也出現(xiàn)了在這方面的成長(zhǎng)期有明顯的迅速發(fā)展的趨勢(shì)。現(xiàn)在，我國(guó)考勤器的種類各種各樣，價(jià)格也參差不齊?，F(xiàn)在市場(chǎng)上大多數(shù)是中小型企業(yè)常用的考

29、勤器，可以大致分為：感應(yīng)卡考勤機(jī)和電子打卡式考勤機(jī)以及指紋考勤機(jī)這三種，這三種考勤器存在優(yōu)缺點(diǎn)各異。由于考勤器的科學(xué)技術(shù)不同，它們的價(jià)格也參差不齊[7]。 </p><p>　　國(guó)內(nèi)考勤器的市場(chǎng)發(fā)展很快，企業(yè)、學(xué)校等場(chǎng)所對(duì)其使用率在逐漸增加，但是競(jìng)爭(zhēng)也相當(dāng)?shù)募ち??？记谄髋c其他行業(yè)相比，它的利潤(rùn)還是比較的高的，勢(shì)必會(huì)引起很大一批的企業(yè)加入其中，雖然它目前僅只有四億以上的規(guī)模，但它的發(fā)展速度很迅速，相信它以后的市場(chǎng)是

30、非常好的。</p><p>　　ZigBee技術(shù)有很好的使用前景，在未來的幾年里ZigBee技術(shù)將在家庭網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)控制、汽車自動(dòng)化、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)無線定位控制等許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，尤其是工業(yè)控制和家庭自動(dòng)化等范圍，這些以后將成為ZigBee技術(shù)的重要的應(yīng)用范圍。</p><p><b>　　考勤器的發(fā)展趨勢(shì)</b></p><p>　　考勤

31、器的發(fā)展趨勢(shì)如表1所示。 </p><p>　　表1 考勤器的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，將無線技術(shù)使用在考勤器方面將被廣泛利用與推廣，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的一種應(yīng)用的嘗試是將ZigBee技術(shù)運(yùn)用到考勤系統(tǒng)中，這種低功耗，成本低的特點(diǎn)，正是大家所需求的，而且一定具有市場(chǎng)價(jià)值。</p><p><b>　　本課題的研究?jī)?nèi)容</b>&

32、lt;/p><p>　　本文首先對(duì)ZigBee技術(shù)進(jìn)行論述，闡述了ZigBee協(xié)議重要性。本次實(shí)驗(yàn)采用的是CC2530模塊以及IAR C的集成開發(fā)軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)，來實(shí)現(xiàn)考勤器對(duì)數(shù)據(jù)的采集，修改和查詢，基于ZigBee為核心設(shè)計(jì)安全員考勤器，考勤器具有兩類節(jié)點(diǎn)：路由節(jié)點(diǎn)與考勤節(jié)點(diǎn)，由考勤節(jié)點(diǎn)（終端節(jié)點(diǎn)）采集員工卡的ID（時(shí)間與卡號(hào)），然后由ZigBee網(wǎng)絡(luò)通過路由節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)絇C監(jiān)控系統(tǒng)，讀取考勤信息。最后可以通過Visu

33、al Basic軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。</p><p>　　研究工作的具體內(nèi)容如下：</p><p>　　研究考勤管理的要求及無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及ZigBee協(xié)議棧和組網(wǎng)方式。</p><p>　　了解ZigBee無線節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案，無線通信方式和ZigBee的休眠與喚醒。</p><p>　　熟悉運(yùn)用IARC集成開發(fā)軟件，對(duì)基于Zig

34、Bee的考勤器設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行編寫與仿真調(diào)試。</p><p>　　掌握無線傳輸下的考勤器的結(jié)構(gòu)和其工作原理，并對(duì)其進(jìn)行分析，對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行調(diào)試。</p><p><b>　　本章結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本文是以ZigBee的考勤器設(shè)計(jì)作為應(yīng)用背景的研發(fā)工程項(xiàng)目，從而設(shè)計(jì)了無線終端節(jié)點(diǎn)采集信息的考勤器。全文內(nèi)容共分為六章，各章的主要內(nèi)容

35、如下：</p><p>　　第一章 描述了ZigBee技術(shù)和IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)與相關(guān)的研究背景以及考勤器的發(fā)展歷史及其發(fā)展趨勢(shì)；</p><p>　　第二章 研究考勤器的總體結(jié)構(gòu)、基于ZigBee考勤器的工作原理以及無線網(wǎng)絡(luò)ZigBee的研究；</p><p>　　第三章 對(duì)系統(tǒng)的電源電路，串口電路等進(jìn)行了分析，給出了考勤器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案圖，并設(shè)

36、計(jì)出了本次實(shí)驗(yàn)的硬件電路；</p><p>　　第四章 描述了在IARC設(shè)計(jì)平臺(tái)下的具體軟件設(shè)計(jì)方案及其實(shí)驗(yàn)程序；</p><p>　　第五章 講述本次實(shí)驗(yàn)的調(diào)試過程和調(diào)試結(jié)果；</p><p>　　第六章 對(duì)本篇論文的研究工作進(jìn)行總結(jié)，說明在本次實(shí)驗(yàn)中主要的工作以及本次實(shí)驗(yàn)中存在的問題。</p><p><b>　　考勤器系統(tǒng)介紹

37、</b></p><p>　　無線考勤器的設(shè)計(jì)是為了代替?zhèn)鹘y(tǒng)的考勤模式，應(yīng)用ZigBee技術(shù)設(shè)計(jì)的考勤器實(shí)驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、管理，此設(shè)計(jì)具備功耗低，成本低的特點(diǎn)。</p><p><b>　　考勤器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)（卡）、路由器（門）、協(xié)調(diào)器和PC組成，考勤節(jié)點(diǎn)（終端）

38、采集員工卡的ID（姓名、時(shí)間、卡號(hào)），然后由ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)通過路由節(jié)點(diǎn)傳輸至協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器接收到由ZigBee傳輸給路由器發(fā)出的數(shù)據(jù)后，通過RS232串口輸送至PC機(jī)，考勤員能夠通過串口調(diào)試來查詢員工的考勤信息。本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　ZigBee的介紹</b></p>

39、;<p>　　ZigBee技術(shù)是一種短距離的雙向無線通信技術(shù)，ZigBee協(xié)議由媒體訪問控制層（MAC）、物理層（PHY）、傳輸層（TL）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）以及應(yīng)用層（APL）等上下五層組成。如圖2-2所示ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)各層示意圖。</p><p>　　圖2-2 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)各層示意圖</p><p>　　ZigBee是一種標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解釋了短距離、低速率傳

40、輸無線通信數(shù)據(jù)所需的全部通信協(xié)議ZigBee協(xié)議棧包含了ZigBee聯(lián)盟定義和IEEE802.15.4的兩個(gè)方面[8]。ZigBee這種無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)可靠度比較高，與GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)和CDMA（碼分多址通信技術(shù)）相似。它的通訊范圍從75米到幾百米，有時(shí)甚至到幾千米，而且還支持無線增加。</p><p>　　ZigBee這個(gè)無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，它是由65000以上的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成的。在整體的

41、網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的距離可以從標(biāo)準(zhǔn)的75米擴(kuò)展到無線長(zhǎng)，而ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)在任何一個(gè)傳輸模塊之間都可以進(jìn)行相互的通訊。</p><p>　　ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有的特點(diǎn)如下：</p><p><b>　　安全性高、可靠度高</b></p><p>　　就無線通信來說，對(duì)于在傳輸?shù)倪^程中電磁波，受到的干擾因素有很多，比如說天氣等等之類的原因

42、，因此在傳輸?shù)?，過程中具有不可靠性，ZigBee聯(lián)盟考慮到了這些因素，使用了一些方法來改進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，短距離無線通信協(xié)議被物理層兼容，它的可靠度很高，同樣利用DSSS技術(shù)和OQPSK技術(shù)；處理數(shù)據(jù)沖突效果運(yùn)用CSMA-CA(Carrier Sense Muliple Access Collision Avoidance)技術(shù)來解決。</p><p><b>　　低功耗、低成本</b>&

43、lt;/p><p>　　ZigBee技術(shù)應(yīng)用于8-bitMCU，功耗低。在待機(jī)模式時(shí)，只需要兩節(jié)五號(hào)的干電池給一個(gè)節(jié)點(diǎn)供電，那該節(jié)點(diǎn)就可以持續(xù)工作半年或者一年，以及更長(zhǎng)的時(shí)間。這就是ZigBee的突出顯著的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　通過大幅簡(jiǎn)化協(xié)議，對(duì)通信控制器的要求降低了，預(yù)測(cè)剖析，按8051的8位微控制器來預(yù)算，它的所有功能的主節(jié)點(diǎn)須要32KB的代碼，子節(jié)點(diǎn)至少4KB的代碼，并且ZigB

44、ee免協(xié)議專利費(fèi)。所以每塊芯片的市場(chǎng)價(jià)錢大致在15元左右。</p><p><b>　　容量大</b></p><p>　　網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)、星狀網(wǎng)絡(luò)和片狀網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了ZigBee技術(shù)，若干子節(jié)點(diǎn)被一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理著，一個(gè)主節(jié)點(diǎn)最多能夠管理254個(gè)子節(jié)點(diǎn)；同時(shí)上一層的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理著主節(jié)點(diǎn)，組成一個(gè)大網(wǎng)，這個(gè)大網(wǎng)有65000各節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的。</p><p>　

45、　研究ZigBee組網(wǎng)</p><p>　　最常見的ZigBee網(wǎng)絡(luò)有：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)浜托切屯負(fù)溥@兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖2-3所示。最少要有一個(gè)FFD（全功能設(shè)備）完成對(duì)一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行協(xié)調(diào)性能，終端節(jié)點(diǎn)是RFD（精簡(jiǎn)功能設(shè)備）用來減少系統(tǒng)的成本。一個(gè)FFD和若干個(gè)RFD組成星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中的FFD作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器功能，協(xié)調(diào)器都只是與其余的設(shè)備通訊，需要做的事件由協(xié)調(diào)器來解決，星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问酱笾露祭?4位

46、長(zhǎng)地址。除此之外，協(xié)調(diào)器還可以給設(shè)備配置自身的16位地址來節(jié)省帶寬。在協(xié)調(diào)器與設(shè)備進(jìn)行初始連接(Asso-ciation)時(shí)獲得短地址的調(diào)配。具體的星型網(wǎng)絡(luò)組建流程圖如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-3  ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2-4 星型網(wǎng)絡(luò)組建流程圖</p><p>　　要對(duì)硬件部分進(jìn)行初始化，我們可以先通過串行

47、端口來進(jìn)行，然后再對(duì)MAC層來采取初始化，如圖2-5和圖2-6所示。在此以后，進(jìn)行星形網(wǎng)絡(luò)的組建，成為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器每一個(gè)FFD設(shè)備都有機(jī)會(huì)，要怎么確立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)本身的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。這是由上層的協(xié)議決定的。最為簡(jiǎn)單的方法是：首次激活一個(gè)FFD設(shè)備后，要先進(jìn)行廣播查找，申請(qǐng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器接收，假如網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)存在協(xié)調(diào)器則表示FFD設(shè)備接收到了響應(yīng)，然后再通過一些方法進(jìn)行認(rèn)證就行，這樣這個(gè)設(shè)備就變成為了網(wǎng)絡(luò)中的常見設(shè)備。如果說是沒有接收到響應(yīng)信號(hào)，或者認(rèn)

48、證不成功，那么這個(gè)FFD設(shè)備是可以自身組建網(wǎng)絡(luò)的，那必定會(huì)成為協(xié)調(diào)器就網(wǎng)絡(luò)而言。網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)符是特定的，它是由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器來選擇的，在星型網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備主從關(guān)系，必須由這個(gè)特定的標(biāo)識(shí)符來規(guī)定。</p><p>　　圖2-5 硬件初始化流程 圖2-6 MAC層初始化</p><p>　　當(dāng)一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)被創(chuàng)建時(shí)，協(xié)調(diào)器就起到了作用，對(duì)于怎樣創(chuàng)建源端點(diǎn)和目的地端點(diǎn)之間的鏈接是需

49、要告知它的。所謂的ZigBee協(xié)議是為端點(diǎn)綁定的一個(gè)特殊過程。一個(gè)設(shè)備管理器或者一個(gè)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，可作為綁定過程的組成部分之一，它能夠請(qǐng)求協(xié)調(diào)器修改其綁定表。每個(gè)鏈路依照它的源端點(diǎn)和群集地址來特定其含義。</p><p>　　無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸對(duì)比</p><p>　　無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸有WiFi、藍(lán)牙、ZigBee等，不同的協(xié)議都有不同的應(yīng)用范圍[9]。表1是三種短距離無線通信技術(shù)各個(gè)特性的

50、對(duì)比。</p><p>　　表1 三種短距離無線通信技術(shù)的對(duì)比表</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用ZigBee技術(shù)作為無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，ZigBee適用的環(huán)境要求是信噪比較低，它的傳輸?shù)木嚯x是根據(jù)它的設(shè)置和它的信號(hào)的強(qiáng)度來說的，一般無線信號(hào)的能夠達(dá)到10米至40米。有區(qū)別的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(包含依據(jù)修改節(jié)點(diǎn)間路由的網(wǎng)狀配置以及中間節(jié)點(diǎn)的可用性動(dòng)態(tài))完全被ZigBee標(biāo)準(zhǔn)支持，而且對(duì)主要的電源

51、管理和應(yīng)用管理進(jìn)行了改進(jìn)。通過調(diào)查，終端節(jié)點(diǎn)參與一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間小于30毫秒，從睡眠狀態(tài)與活動(dòng)狀態(tài)間轉(zhuǎn)換只需15毫秒，接入通道的時(shí)間一般在15毫秒內(nèi)就能夠完成。</p><p>　　常見的ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有，有終端節(jié)點(diǎn)、路由器和協(xié)調(diào)器三種類型。ZigBee做為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者存在時(shí)，協(xié)調(diào)器正處于初始化組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這時(shí)候一個(gè)節(jié)點(diǎn)就能夠滿足每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的需求；我們都知道路由器，一般是固定的，但是ZigB

52、ee的路由器節(jié)點(diǎn)跟我們平常見的有所不同，它是一種可選擇的組件。它的消息選擇是可以與另一個(gè)ZigBee路由器，或者ZigBee協(xié)調(diào)器之間進(jìn)行一個(gè)聯(lián)系，同時(shí)也能參加多跳路由；路由選擇的網(wǎng)絡(luò)部件這方面，ZigBee終端設(shè)備是完全不參與其中的。 一般來說，一個(gè)8位的微控制器就可以執(zhí)行 ZigBee協(xié)議棧的主要性能。整個(gè)協(xié)議棧內(nèi)存需要的并不多，小于32KB(而純節(jié)點(diǎn)，只用到4KB不到的空間)就可以了。然而ZigBee造成協(xié)調(diào)器須要其他的隨機(jī)

53、訪問空間的原因是：它對(duì)的交易和配對(duì)表等。</p><p><b>　　本章總結(jié)</b></p><p>　　本章主要分析了考勤器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，考勤器的工作原理以及對(duì)ZigBee的詳細(xì)介紹，了解組網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，和本次實(shí)驗(yàn)使用ZigBee無線技術(shù)作為無線通訊的原因。</p><p><b>　　考勤器的硬件設(shè)計(jì)</b></p

54、><p>　　本章重點(diǎn)是對(duì)考勤器的硬件電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，硬件電路組成部分有：串口電路、電源電路、晶振電路、天線及巴倫匹配電路等。通過本章硬件設(shè)計(jì)可以基本確定本次設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和各個(gè)主要重要組成部分。</p><p>　　硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　CC2530模塊是本實(shí)驗(yàn)的核

55、心，集成RF射頻前段，ZigBee標(biāo)準(zhǔn)2.4G收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的無線傳輸。</p><p>　　電源模塊：本實(shí)驗(yàn)采用的是正向低壓降穩(wěn)壓器AMS1117，它的固定輸出電壓為3.3V，所以電源電路采取的是5V電源通過直流——直流變換器得到了3.3V的工作電壓，在本次實(shí)驗(yàn)中還可以采用電池供電的方法。</p><p>　　報(bào)警模塊：在刷卡時(shí)，報(bào)警模塊開始工作，出現(xiàn)一段音頻。提示刷卡人員成功刷卡

56、。</p><p>　　界面顯示：由VB軟件顯示考勤情況。</p><p>　　串口通訊模塊：實(shí)現(xiàn)COMS/TTL電平與RS232串口電平之間的轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　主要器件選型</b></p><p>　　CC2530芯片是一款單片機(jī)，它兼容了8051的內(nèi)核，同時(shí)無線射頻也支持IEEE 802.15.4協(xié)

57、議，它有數(shù)據(jù)總線（DATA）、特殊功能寄存器（SFR）、代碼外部數(shù)據(jù)（CORE/XDATA），這三種存儲(chǔ)器訪問總線都不相同[8]。</p><p>　　CC2530 單片機(jī)在訪問DATA、SFR以及主SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器），它處于單周期。CC2530能夠由中斷恢復(fù)到主動(dòng)模式，這時(shí)CC2530模塊可能是在空閑模式下，也有可能是別的中斷，因?yàn)閷C2530模塊從休眠模式喚醒方式有很多種。比如說系統(tǒng)交叉開關(guān)利用SF

58、R總線把DMA控制器、CPU和物理存儲(chǔ)器以及外接設(shè)備相互串接起來[9]。CC2530芯片運(yùn)行模式是不一樣的，所以它非常適用于低功耗要求很高的的系統(tǒng)。其運(yùn)行方式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)，為了進(jìn)一步降低了能源的消耗，就必須縮短需要的時(shí)間，這樣才能體現(xiàn)了低功耗的特點(diǎn)。</p><p>　　CC2530性能參數(shù)</p><p>　　MCU：8位，增強(qiáng)型8051內(nèi)核/處理器，主頻32M，超越一般單片機(jī)主頻。&l

59、t;/p><p><b>　　RAM：8KB</b></p><p>　　Flash：32/64/128/256K</p><p>　　集成RF射頻前段，ZigBee標(biāo)準(zhǔn)2.4G收發(fā)器。</p><p><b>　　12位ADC</b></p><p><b>　　2個(gè)

60、UART</b></p><p><b>　　18個(gè)可用GPIO</b></p><p><b>　　4個(gè)定時(shí)器</b></p><p>　　工作電壓：2.0-3.6V DC</p><p>　　RSSI/LQI支持</p><p><b>　　DMA功

61、能</b></p><p><b>　　支持CSMA/CA</b></p><p><b>　　AES加密協(xié)處理器</b></p><p>　　最大輸出功率4.5dBm</p><p>　　接收靈敏度-97dBm</p><p>　　工作電流RX：24mA<

62、/p><p><b>　　TX：29mA</b></p><p><b>　　低功耗：0.4uA</b></p><p>　　CC2530引腳描述 </p><p>　　表1是CC2530引腳的介紹，有引腳對(duì)應(yīng)的名稱等。</p><p>　　表1 CC2530引腳描述

63、</p><p><b>　　天線輻射</b></p><p><b>　　天線的基本參數(shù)</b></p><p>　　輻射方向圖 表示輻射功率大小在空間的分布圖。</p><p>　　天線的輸入阻抗 輸入阻抗指的是天線輸入電壓與輸入電流的比值，天線和發(fā)射機(jī)或接收機(jī)的匹配狀況體現(xiàn)了輸入阻抗的大小

64、。CC2530的輸入輸出阻抗為50歐姆。</p><p>　　駐波系數(shù) 主要用來表征天線與饋線匹配狀況，通過它的大小可以計(jì)算從天線反射機(jī)或接收機(jī)的功率多少。</p><p>　　增益 輸出功率相同的情況下，天線在某方面某點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)平方與電源天線在同方向同一點(diǎn)產(chǎn)生場(chǎng)強(qiáng)平方的比值，說明了天線集中輻射的程度。</p><p>　　寬帶 電性能下降到容許值的頻率范圍

65、稱為天線的寬帶，因此有駐波寬帶、方向圖寬帶、圓極化軸比寬帶等，一般情況下寬帶指駐波寬帶。</p><p>　　極化 用來描述天線輻射電磁波矢量空間指向的參數(shù)。接收和發(fā)射天線的極化不匹配將會(huì)影響接收效果。</p><p>　　對(duì)于ZigBee模塊，要求天線的輻射方向圖為全向，一般使用偶極子、單極子和倒F天線等。</p><p><b>　　天線輻射<

66、/b></p><p><b>　　信號(hào)衰減曲線</b></p><p>　　如圖圖 3所示2.4GHz的信號(hào)，可以看出自由空間衰減呈現(xiàn)的函數(shù)是指數(shù)型使得的。在信號(hào)源衰減接近40dBm的時(shí)候，遠(yuǎn)程比較小，節(jié)點(diǎn)在400米的地方，是由衰減靠近8dBm的功率輸出（如WLT2408），此時(shí)的信號(hào)強(qiáng)度就是-96dBm（在中間沒有顯眼的阻礙物），當(dāng)處在500米時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度

67、為-97dBm，在距離1dBm的信號(hào)處可以延長(zhǎng)大約100米的通訊距離。</p><p>　　圖 32 2.4Ghz信號(hào)隨距離衰減圖</p><p>　　系統(tǒng)功能模塊分析與設(shè)計(jì)</p><p><b>　　電源電路</b></p><p>　　CC2530的工作電壓：2.0—3.6V DC，而且本系統(tǒng)采用的是正向低壓降

68、穩(wěn)壓器AMS1117，它的固定輸出電壓為3.3V，所以電源電路采取的是5V電源通過直流——直流變換器得到了3.3V的工作電壓，本次實(shí)驗(yàn)還可以采用電池供電的方法，電源電路如圖3-3所示</p><p><b>　　圖3-3 電源模塊</b></p><p><b>　　接口模塊</b></p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)的主控制電

69、路，采用的是TI官方核心板，核心板將CC2530的I/O引腳全部引出，它自帶有晶振電路和無線收發(fā)電路。CC2530 管腳接口及下載接口如圖3-4所示</p><p>　　圖3-4 CC2530管腳接口及下載接口</p><p><b>　　晶振電路</b></p><p>　　CC2530需要2個(gè)晶振，分別是32MHz的無源晶振和32.768

70、KHz的時(shí)鐘晶振，晶振電路接口如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 晶振電路圖</p><p>　　XTAL2是32.768KHz晶振，它可以選擇的，在電路上有兩個(gè)負(fù)載電容（C321和C331）用于32.768KHz晶振。32.768KHz晶振應(yīng)用在要求很低的精確喚醒時(shí)間和睡眠電流消耗。32MHz晶振使用了兩個(gè)負(fù)載電容（C221和C231）和一個(gè)外部32MHz振蕩XTAL1。&l

71、t;/p><p><b>　　串口通訊電路</b></p><p>　　串口通信電路用于實(shí)現(xiàn)COMS/TTL電平與RS232串口電平之間的轉(zhuǎn)換，MAX232芯片的第8管腳為硬件流控制管腳。串口通訊電路如圖3-6所示</p><p>　　圖3-6 串口連接電路</p><p><b>　　蜂鳴器電路</b&g

72、t;</p><p>　　在刷卡時(shí)，報(bào)警模塊開始工作，出現(xiàn)一段音頻。提示刷卡人員成功刷卡。此電路采用的是共集電極放大電路，當(dāng)P12為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器工作，當(dāng)P12為低電平時(shí)，三極管截止，蜂鳴器停止工作。因系統(tǒng)由四節(jié)1.5V電池供電（總電壓為6V），所以在電路中串聯(lián)一個(gè)分壓電阻。如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 蜂鳴器電路</p><p>&

73、lt;b>　　本章總結(jié)</b></p><p>　　本章介紹的是考勤器總體的硬件設(shè)計(jì)圖，包括CC2530芯片的參數(shù)，性能指標(biāo)，以及整體的模塊電路的設(shè)計(jì)，讓我們對(duì)整個(gè)硬件部分的設(shè)計(jì)有了一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。</p><p><b>　　考勤器的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)使用的編程軟件是IAR Embedded Wo

74、rkbench（又稱為EW），它是一種穩(wěn)定的、完整的C語言交叉編譯器，并且很容易使用的專業(yè)嵌入式的應(yīng)用程序開發(fā)工具。不用的的微處理器，IAR提供了相同的用戶界面，現(xiàn)在至少支持8位、16位以及32位的ARM微處理器結(jié)構(gòu)共35種。IAR是一個(gè)擁有統(tǒng)一接口的集成開發(fā)環(huán)境，為使用者提供了一個(gè)方便使用的開發(fā)平臺(tái)。許多有名的半導(dǎo)體公司的微處理器被IAR Embedded Workbench支持。IAR Systems是提供世界領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工

75、具的商家。它在上世紀(jì)八十年代成立，生產(chǎn)產(chǎn)品和服務(wù)相關(guān)的設(shè)計(jì)，開發(fā)嵌入式系統(tǒng)調(diào)試的每個(gè)階段，主要有：C++編譯器、集成開發(fā)環(huán)境(IDE)以及開發(fā)包、調(diào)試器、狀態(tài)機(jī)建模工具以及硬件仿真器之類。</p><p>　　IAR Embedded Workbench集成的編譯器的特點(diǎn)如下：</p><p>　　內(nèi)部?jī)?yōu)化器和內(nèi)建相應(yīng)芯片的程序速度</p><p>　　PRO Ma

76、ble代碼高效性</p><p><b>　　完全兼容標(biāo)準(zhǔn)C語言</b></p><p><b>　　內(nèi)存模式選擇</b></p><p><b>　　高效的浮點(diǎn)支持</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)運(yùn)用Visual Basic設(shè)計(jì)考勤器的管理系統(tǒng)，便于考勤員對(duì)信息的查詢和

77、統(tǒng)計(jì)。</p><p>　　1991年最早的一個(gè)版本Visual Basic 1.0是由微軟公司推出的。隨后在1992年又推出了2.0版，在1993年3.0版被推出，又在1995年推出了4.0版，1997年和1998年相繼推出了5.0版和6.0版，并且，在2000年推出了Visual Basic.NET版本。我們都用過Visual Basic6.0，因此也知道它被廣泛的應(yīng)用，它是多種功能于一體的一種編程軟件，集編

78、程和調(diào)試以及系統(tǒng)故障排除于一體的一個(gè)編程環(huán)境，對(duì)AxtiveX控件的支持也有所增強(qiáng)。在Visual Basic6.0開發(fā)環(huán)境下不但能夠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的Windows程序，同時(shí)還能夠?qū)?shù)據(jù)庫進(jìn)行設(shè)計(jì)與編程，最主要的還是對(duì)ActiveX控件和Visual BasicScript運(yùn)用。也可以用于編寫基本的Internet 的網(wǎng)絡(luò)實(shí)用程序，這對(duì)使用者來說，無疑是提供了一種新編程世界。</p><p>　　使用方便，開發(fā)效率高的

79、Visual Basic6.0。隨著微軟不斷提高自身的功能，讓Visual Basic6.0的使用越來越適合普通的應(yīng)用程序的開發(fā)。比爾·蓋茨曾說過，世界上大多數(shù)用Visual Basic編寫Windows的應(yīng)用程序。</p><p>　　Visual Baisic具有可視化編程面向?qū)ο蟮姆椒ā⑹录?qū)動(dòng)的編程機(jī)制、簡(jiǎn)單易學(xué)的編程語言、集成的應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境、強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫管理功能等特點(diǎn)。</p>

80、<p>　　VB 6.0 被稱為是一種面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，它是一種程序設(shè)計(jì)方法，它包含了軟件工程范圍實(shí)用的概念和有用的方法。它集集體性、封裝性、以及多態(tài)性于一體，能夠幫助用戶開發(fā)出模塊化的和高數(shù)據(jù)籠統(tǒng)的過程，反映了信息安全性、能循環(huán)使用、方便修改、擴(kuò)展程序簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。</p><p>　　運(yùn)行Visual Basic 6.0，對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件和軟件都有一定的要求，要求如下：（1）硬件要求：Window

81、s 95至少需要24MB的內(nèi)存；Windows NT Workstation至少需要32MB內(nèi)存，更高版本如 Windows 2000/XP 則須要大于128MB的內(nèi)存；486DX/66 MHz 或者更高的處理器，或任何運(yùn)行于Microsoft Windows NT Workstation 的Alpha處理器；磁盤空間是200MB以上的；Microsoft Windows支持的顯示器的是VGA或分辨率更高的；驅(qū)動(dòng)器是CD-ROM；鼠標(biāo)、

82、打印機(jī)或者是其他的定點(diǎn)設(shè)備。（2）軟件要求：Microsoft Windows 95或更高版本；Microsoft Internet Explorer 4.01或更高的版本。</p><p><b>　　系統(tǒng)軟件的整體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)（卡）、路由器（門）、協(xié)調(diào)器和PC組成，由ZigBee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，如圖4-1

83、所示，其實(shí)驗(yàn)原理見前面第二章考勤器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中有描述。</p><p><b>　　圖4-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　協(xié)調(diào)器</b></p><p><b>　　協(xié)調(diào)器的工作原理</b></p><p>　　協(xié)調(diào)器接收由路由器接收到的數(shù)據(jù)信息，發(fā)送至串口，串

84、口接收判斷數(shù)據(jù)信息是否由路由器發(fā)送的信息，若是，則傳送至PC機(jī)。將數(shù)據(jù)顯示在VB軟件中。協(xié)調(diào)器的工作流程圖如圖4-2所示。</p><p><b>　　協(xié)調(diào)器流程圖</b></p><p>　　圖4-2 協(xié)調(diào)器的工作流程圖</p><p><b>　　路由器</b></p><p><b&g

85、t;　　路由器的工作原理</b></p><p>　　先確定路由器是否接收到無線數(shù)據(jù)，然后將路由器自身的MAC地址和接收到的終端的地址以ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至協(xié)調(diào)器，由協(xié)調(diào)器將數(shù)據(jù)傳送至PC機(jī)。其工作的流程圖如4-3所示。</p><p><b>　　路由器流程圖</b></p><p>　　圖4-3 路由器的工作流程圖<

86、;/p><p><b>　　終端節(jié)點(diǎn)</b></p><p><b>　　終端節(jié)點(diǎn)的工作原理</b></p><p>　　首先確定RSSI值是否小于5米的范圍，即卡到門的距離在5米之內(nèi)，若小于5米，則喚醒考勤器，進(jìn)行考勤，并記錄數(shù)據(jù)傳送至路由器，當(dāng)終端與路由的距離超過5米時(shí)，ZigBee模塊處于休眠狀態(tài)，起到低功耗的作用。其工

87、作流程圖如4-4所示。</p><p><b>　　終端節(jié)點(diǎn)流程圖</b></p><p>　　圖4-4 終端節(jié)點(diǎn)的工作流程圖</p><p>　　無線網(wǎng)絡(luò)的RSSI值</p><p>　　接收的信號(hào)的強(qiáng)度用RSSI（Received Signal Strength Indication）來表示，RSSI值用來判定鏈接

88、質(zhì)量，以及是否增大廣播發(fā)送強(qiáng)度。它隨距離的增大而衰減，通常為負(fù)值，該值越接近零說明信號(hào)越來越強(qiáng)。通過接收到的信號(hào)強(qiáng)弱來計(jì)算信號(hào)點(diǎn)與接收點(diǎn)的距離，根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行定位計(jì)算的一種定位技術(shù)。ZigBee網(wǎng)絡(luò)的CC2530，芯片的定位引擎就采用的這種技術(shù)。</p><p>　　觀察系統(tǒng)的RSSI值是反向干擾的一個(gè)非常普遍的方法，在反向通道基帶接收到濾波后產(chǎn)生RSSI值，RSSI的瞬時(shí)值是在104μs內(nèi)進(jìn)行基帶I/Q支路

89、功率積分下得到的，空載下RSSI值的通常在-110dBm左右，非空載的情況下，RSSI的平均值一般不會(huì)超過-95dBm，當(dāng)RSSI值有顯著的變大時(shí)，那說明反向鏈路干擾一定存在。本次設(shè)計(jì)的RSSI取值范圍是小于5米，三種RSSI異常情況，分別是過低、過高、主分級(jí)差值過大等，引起RSSI異常常見的原因有：參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤、外界因素的干擾、設(shè)備故障和終端等的問題。</p><p>　　ZigBee協(xié)議棧中的NV操作<

90、/p><p>　　非易失性存儲(chǔ)器NV（Non Volatile），也就是說即使在系統(tǒng)斷電后，該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，在CC2530單片機(jī)中這種，存儲(chǔ)器是Flash存儲(chǔ)器。</p><p>　　在ZigBee協(xié)議棧中，非易失性存儲(chǔ)器是用來對(duì)配置參數(shù)（如網(wǎng)絡(luò)地址）進(jìn)行保存網(wǎng)絡(luò)的，由于在掉電后這個(gè)參數(shù)不丟失，因此，當(dāng)系統(tǒng)在使用電池供電的時(shí)候，因?yàn)闆]電而導(dǎo)致該節(jié)點(diǎn)不運(yùn)作的情況下，只需要將電池更換

91、，然后等到有電時(shí)，這個(gè)節(jié)點(diǎn)則還是會(huì)進(jìn)入到原先的網(wǎng)絡(luò)中，而且這個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠從非易失性存儲(chǔ)器中讀取網(wǎng)絡(luò)地址，這樣可以使該節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址始終沒有變化。</p><p>　　在協(xié)議棧中使用的NV操作函數(shù)只有如下三個(gè)：</p><p>　　初始化數(shù)據(jù)：uint8 osal_nv_item_init( )</p><p>　　讀取數(shù)據(jù)：uint8 osal_nv_read( )&

92、lt;/p><p>　　寫入數(shù)據(jù)：uint8 osal_nv_write( )</p><p>　　ZigBee休眠與喚醒</p><p>　　ZigBee技術(shù)發(fā)射功率只有1mW，但靠?jī)晒?jié)五號(hào)電池就能夠維持長(zhǎng)達(dá)半年到兩年的工作時(shí)間，在實(shí)際的使用中，考勤器是不是具有功率損耗低的優(yōu)點(diǎn)，在很大程度上決定它整體性能，通過休眠定時(shí)器來減少它的功耗。</p><

93、p>　　CC2530有3中睡眠模式，其中pm3模式下待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)然而卻只能被外部中斷喚醒，但是pm2模式下功率損耗低并且除了被外部中斷喚醒還能夠被定時(shí)喚醒。運(yùn)用OSAL機(jī)制的ZigBee低功耗管理，我們能夠看到在OSAL機(jī)制中是利用睡眠定時(shí)器來控制睡眠時(shí)間，在系統(tǒng)初始化的時(shí)候是采用電源控制結(jié)構(gòu)體中的pwrmgr_device(uint8 pwrmgr_device)這個(gè)OSAL機(jī)制的API來設(shè)置的，使得OSAL可以進(jìn)入休眠狀態(tài)。&l

94、t;/p><p>　　判斷一個(gè)任務(wù)是不是支持休眠，在用戶任務(wù)中需要用的API——uint8 osal_pwrmgr_task_state( )函數(shù)來進(jìn)行對(duì)參數(shù)的設(shè)置，例如某一個(gè)任務(wù)不支持休眠，那么這個(gè)系統(tǒng)將不會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)OSAL系統(tǒng)在檢查完所有的任務(wù)事件之后發(fā)現(xiàn)沒有事件需要處理，這樣在POWER_SAVING宏定義打開的情況下將調(diào)用osal_pwrmgr_powerconserve();函數(shù)，在這函數(shù)中將會(huì)根據(jù)

95、自己的選擇進(jìn)入休眠狀態(tài)。</p><p>　　在出現(xiàn)I/O中斷或者復(fù)位時(shí)，或者在休眠定時(shí)器中斷的時(shí)候系統(tǒng)將退出休眠。如果是休眠定時(shí)器中斷或I/O中斷，退出以后將恢復(fù)到進(jìn)入休眠的狀態(tài)下面繼續(xù)操作，退出復(fù)位，進(jìn)入對(duì)程序的執(zhí)行部分。</p><p>　　當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)（卡）離路由節(jié)點(diǎn)（門禁）靠近時(shí)，相當(dāng)于RSSI值小于5米的情況下，ZigBee模塊被喚醒，路由器接收數(shù)據(jù)，當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)離路由節(jié)點(diǎn)很遠(yuǎn)的時(shí)

96、候，ZigBee模塊將處于休眠狀態(tài)。減少損耗，這也是ZigBee低功耗的特點(diǎn)之一。</p><p><b>　　時(shí)間戳</b></p><p>　　時(shí)間戳是能提供具體的時(shí)間和日期信息，通常是一段字符序列，在本次設(shè)計(jì)中由自己創(chuàng)建時(shí)間戳，來顯示當(dāng)前考勤的時(shí)間，顯示格式是：X時(shí)X分X秒。將時(shí)間戳運(yùn)用在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)考勤的時(shí)間具體準(zhǔn)確性的特點(diǎn)。</p><

97、p><b>　　本章總結(jié)</b></p><p>　　本章主要分析了此次設(shè)計(jì)的軟件部分，了解了本設(shè)計(jì)的整體的軟件設(shè)計(jì)，包括NV操作、組網(wǎng)、ZigBee的休眠等，通過本章的設(shè)計(jì)，使我們對(duì)考勤器系統(tǒng)的軟件有了更為清楚的了解。</p><p><b>　　系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　在經(jīng)過對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的硬件和軟件的

98、設(shè)計(jì)與分析，了解了基于ZigBee考勤器系統(tǒng)的大致針對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，主要包含硬件測(cè)試和軟件測(cè)試。</p><p><b>　　硬件測(cè)試</b></p><p>　　因硬件電路較為簡(jiǎn)單，本文主要對(duì)ZigBee核心板做出來硬件調(diào)試，因ZigBee核心板涉及到高頻電路，且芯片較小，本文的主要的測(cè)試方法是下載TI官方程序并測(cè)試ZigBee的距離，在空曠地區(qū)經(jīng)測(cè)試Zig

99、Bee無線通信的的距離接近200米，所涉及的硬件電路符合技術(shù)要求。</p><p>　　底板測(cè)試，主要是在裸機(jī)的狀態(tài)下，測(cè)試蜂鳴器、串口、閃爍燈的好壞。</p><p>　　因核心板電路由TI官方提供，底板電路比較簡(jiǎn)單，所以在測(cè)試過程中，比較順利。沒有出現(xiàn)硬件故障。</p><p><b>　　軟件測(cè)試</b></p><p

100、>　　因ZigBee屬于短距離無線傳輸網(wǎng)絡(luò)，所以系統(tǒng)測(cè)試起來較為困難，因此本文采用分步調(diào)試的方式，分別對(duì)協(xié)調(diào)器（無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器）與PC機(jī)（監(jiān)控中心系統(tǒng)）、協(xié)調(diào)器與路由器（門禁數(shù)卡機(jī)）、路由器與終端（（考勤卡）分別進(jìn)行調(diào)試。并將數(shù)據(jù)通過RS232串口傳輸至VB軟件，講數(shù)據(jù)存進(jìn)Access數(shù)據(jù)庫中，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。</p><p>　　測(cè)試時(shí)路由器通過串口與PC機(jī)連接。通過串口調(diào)試助手（可從互聯(lián)網(wǎng)下載獲得）模

101、擬終端發(fā)來的數(shù)據(jù)。在串口調(diào)試助手的發(fā)送區(qū)輸入MAC地址，如圖1所示</p><p>　　如圖1所示路由器接收到終端的MAC地址是，將自身的MAC地址添</p><p>　　圖1 路由器接收到終端的MAC地址</p><p>　　加到數(shù)據(jù)幀中，發(fā)給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器在收到數(shù)據(jù)后將此幀數(shù)據(jù)傳輸給PC中的VB軟件，立即將系統(tǒng)數(shù)據(jù)添加到消息幀中，返還給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器同時(shí)將此陣

102、數(shù)據(jù)傳輸給路由器（兩個(gè)門禁刷卡機(jī)），接收到協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)的路由器通過對(duì)比此陣，若此陣數(shù)據(jù)中含義自身的MAC地址，則發(fā)送數(shù)據(jù)“YES”給對(duì)應(yīng)的終端，終端接收的數(shù)據(jù)如圖2所示，并通過蜂鳴器產(chǎn)生音頻，提醒員工刷卡成功，若終端在1分鐘之內(nèi)未接受到任何數(shù)據(jù)，則繼續(xù)發(fā)送自身的MAC地址到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，在調(diào)試過程中，1分鐘的時(shí)間由調(diào)試者自動(dòng)控制。</p><p>　　圖2 終端接收的數(shù)據(jù)</p><p>　

103、　上位機(jī)VB軟件數(shù)據(jù)顯示</p><p>　　在標(biāo)簽中顯示當(dāng)前的時(shí)間，用format語句和timer控件顯示系統(tǒng)的時(shí)間。如圖5-1所示，當(dāng)員工刷卡成功時(shí)由蜂鳴器提示刷卡成功，界面顯示成功刷卡的信息。</p><p>　　圖5-1 顯示界面</p><p>　　將終端節(jié)點(diǎn)的地址和路由器的MAC地址通過串口通訊傳輸在PC機(jī)上，并將數(shù)據(jù)傳輸給VB軟件，通過MSComml

104、控件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)串口傳輸?shù)倪^程，設(shè)置波特率115200、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)停止位，如圖5-2所示，運(yùn)用Access建立數(shù)據(jù)源，并將考勤的信息（員工編號(hào)、刷卡時(shí)間、刷卡地點(diǎn)）存在Access數(shù)據(jù)庫中，如圖5-3所示，使用select * from語句對(duì)考勤表進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢，如圖5-4所示</p><p>　　圖5-2 串口通訊</p><p>　　圖5-3 數(shù)據(jù)庫的顯示</p>

105、<p>　　圖5-4 數(shù)據(jù)庫的查詢</p><p><b>　　本章總結(jié)</b></p><p>　　本章描述了本次實(shí)驗(yàn)的調(diào)試過程，測(cè)試了ZigBee的距離，通過串口調(diào)試助手，對(duì)協(xié)調(diào)器（無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器）與PC機(jī)（監(jiān)控中心系統(tǒng)），通過對(duì)VB的使用，對(duì)數(shù)據(jù)庫的使用有了具體的了解，對(duì)本次的實(shí)驗(yàn)基于ZigBee考勤器有更深的了解。</p><p

106、><b>　　結(jié)論</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　我已經(jīng)基本完成基于ZigBee的考勤器的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的這幾個(gè)月過程中，不僅鞏固了我的專業(yè)知識(shí)，還讓我學(xué)到了很多關(guān)于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和考勤器相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)在信息管理系統(tǒng)方面有了更全面的了解。通過對(duì)VB的使用，使我對(duì)該軟件更加熟悉，還有這軟件的可

107、視化編程的使用，這也讓我領(lǐng)會(huì)到了VB軟件功能的全面，這軟件使用起來簡(jiǎn)單、方便。下面是針對(duì)本次設(shè)計(jì)做的總結(jié)。</p><p>　　本課題的主要工作如下：</p><p>　　了解ZigBee協(xié)議，熟悉CC2530開發(fā)板，了解ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。運(yùn)用其特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)合理的設(shè)計(jì)考勤器。了解ZigBee的組網(wǎng)，傳輸，休眠等。</p><p>　　熟練運(yùn)用IAR集成開發(fā)軟件，

108、進(jìn)行對(duì)CC2530單片機(jī)的開發(fā)，使用IARA集成開發(fā)環(huán)境進(jìn)行ZigBee開發(fā)的基本流程。將設(shè)計(jì)完成的程序下載到開發(fā)板進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　用VB軟件設(shè)計(jì)考勤器的信息查詢系統(tǒng)，能對(duì)員工的出勤率做出詳細(xì)的記錄。</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)的不足之處：</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程當(dāng)中，不但讓我意識(shí)到了自己身上有很多的不足之處。也讓我深深知道了，只

109、是了解課本上知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要通過自學(xué)和實(shí)驗(yàn)才能解決現(xiàn)實(shí)出現(xiàn)的問題。VB軟件的使用，在大二的時(shí)候只是簡(jiǎn)單的初學(xué)，在本次的設(shè)計(jì)中運(yùn)用VB軟件設(shè)計(jì)考勤的監(jiān)控信息的管理。一開始是很困難的，問了指導(dǎo)老師，和同學(xué)，實(shí)驗(yàn)才得以完成。同時(shí)我對(duì)VB軟件由有了新的全面的認(rèn)識(shí)。</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)的RSSI的取值實(shí)驗(yàn)處理的過于簡(jiǎn)單，經(jīng)過在空曠的環(huán)境多次實(shí)驗(yàn)，當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)過多、過密的情況下，數(shù)據(jù)會(huì)產(chǎn)生丟包，丟失數(shù)據(jù)。例如

110、：在編程的方面，我是第一次使用IAR軟件，所以不是很了解IAR軟件，但是進(jìn)過自學(xué)，以及向老師和學(xué)生的請(qǐng)教，使我對(duì)IAR的知識(shí)有了更熟悉的認(rèn)識(shí)。在本次設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了很多書本上無法理解到的知識(shí)，還有許多繁瑣和復(fù)雜的工程設(shè)計(jì)圖，在實(shí)驗(yàn)完成后讓我享受到成功的喜悅。這將使我在以后的學(xué)習(xí)和工作中再接再厲，要不斷的提高自己的實(shí)踐能力，完善自己的理論知識(shí)。</p><p><b>　　致 謝</b>&l

111、t;/p><p>　　我的導(dǎo)師程啟華副教授在我寫這篇論文的過程中，幫助了我很多，能夠順利完成這篇畢業(yè)論文，與導(dǎo)師對(duì)我認(rèn)真的指導(dǎo)和嚴(yán)格的要求有很大的關(guān)系，程老師豐富的專業(yè)知識(shí)，在教學(xué)上嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和在工作上工作不斷改進(jìn)的要求，以及她的指導(dǎo)很有耐心，很認(rèn)真的講解，從不厭煩、將她所了解的，所學(xué)到的與本次實(shí)驗(yàn)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)毫無保留的傳授給我們，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，老師對(duì)我們的態(tài)度很好，讓我知道了很多為人處事的道理。不論在理

112、論上還是在實(shí)踐中，她都給了我很大的幫助，讓我得到了很多收獲，這對(duì)我今后的工作都有很大的幫助，感激她的很有耐心的輔導(dǎo)。我要學(xué)習(xí)她對(duì)待事情認(rèn)真的態(tài)度。本文從選題到實(shí)現(xiàn)功能，離不開指導(dǎo)老師的指導(dǎo)，在這里，我要以最真誠(chéng)的感激向我的導(dǎo)師程啟華表示深深的謝意。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程幾個(gè)月的中，我也得到了盛國(guó)良老師的指導(dǎo)和幫助，在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)日子中，我還得到了很多同學(xué)熱情的關(guān)懷，以及老師有耐心的幫助。我希望本