[实用新型]基于Zigbee的直流电机无线自组网控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于先进制造和自动控制技术领域，涉及一种基于Zigbee的直流电机无线自组网控制系统。

背景技术

社会在发展，人类在进步，随着生活水平的提高和科学技术的更新，家庭上对家居智能化要求越来越高，工业上对工作环境智能化的需求也越来越高。在家庭上和工业上，相比传统的有线控制和其它无线技术(如WIFI，蓝牙，红外等)，Zigbee具有很多优势：①低功耗。在低耗电待机模式下2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长。②低成本。通过大幅简化协议，降低了对通信控制器的要求。Zigbee免协议专利费。③低速率。Zigbee工作在20～250kbps的较低速率。④近距离。传输范围一般介于10～100m之间。⑤短时延。Zigbee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms。⑥高容量。Zigbee可采用星状、簇状和网状网络结构，最多可组成65000个节点的大网。⑦高安全。Zigbee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码。⑧免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频段，2.4GHz(全球)、915MHz(美国)和868MHz(欧洲)。

Zigbee技术弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，其成功的关键在于丰富而便捷的应用，而不是技术本身。随着正式版本协议的公布，更多的注意力和研发力量将转到应用的设计和实现、互联互通测试和市场推广等方面。我们有理由相信在不远的将来，将有越来越多的内置式Zigbee功能的设备进入我们的生活，并将极大地改善我们的生活方式和体验。

发明内容

本实用新型的目的是，克服现有直流电机需要连线控制的限制，提供一种近距离无线控制方法，为此，采用如下的技术方案：

一种基于Zigbee的直流电机无线自组网控制系统，包括Zigbee协调器、Zigbee路由器、Zigbee终端节点、直流电机驱动模块，直流电机以及一些常用的接口(USB接口、串口)。Zigbee网络的建立采用自组网的方式，各个节点上电后，协调器节点负责发起并维护一个无线网络，识别网络中的设备并允许其加入网络；路由器节点扫描到协调器建立的网络并申请加入，支撑网络链路结构，完成数据包的转发，既可以实现终端节点的功能又可以实现数据接力的功能；终端节点扫描到协调器建立的网络并申请加入，是网络的感知者和执行者，负责可执行的网络动作，这就要求Zigbee网络节点需扮演网络协调者、网络支持者、终端感知者3种角色。将带有直流电机的Zigbee终端节点放置到指定位置，可以应用于驱动窗帘，控制开关等很广泛的场合。上位机通过USB线或串口线将数据传送到Zigbee协调器，数据中包括Zigbee终端节点的网络地址和需要直流电机完成的功能，协调器通过解码提取出终端节点的网络地址，然后把数据发送到需要控制的终端节点，使终端节点完成指定的功能，包括启动，停止，正转，反转，调速，限位开关功能。如果协调器与终端节点距离较远，可在中间加上Zigbee路由器进行接力。

附图说明

图1该基于Zigbee的直流电机无线自组网控制系统的总体方案设计图。

图2该基于Zigbee的直流电机无线自组网控制系统的协调器程序流程图。

图3该基于Zigbee的直流电机无线自组网控制系统的终端节点硬件原理图。

图4该基于Zigbee的直流电机无线自组网控制系统的终端节点软件程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细介绍该实用新型一种基于Zigbee的直流电机无线自组网控制系统的硬件与软件工作流程。

Zigbee协调器和终端节点：本系统使用的芯片作为协调器，路由器和终端节点的控制芯片，适应2.4GHz，IEEE 802.15.4的RF收发器具有极高的接收灵敏度和抗干扰性，需要极少的外接元件并且可编程高达4.5dBm的输出功率，IR发生电路中的32kHz的睡眠定时器具有捕获功能，硬件可支持兼容3.3v控制信号的驱动模块，完全能够满足项目的需求。

电源部分：本系统中Zigbee协调器，路由器和终端节点采用直流3.3V供电，直流电机驱动模块采用直流5v供电，直流电机采用直流3～12v供电，但是根据直流电机的型号不同，供电电压也不同，视实际情况而定。

整体功能描述，Zigbee协调器通过USB线或串口线与上位机串口相连，如图1所示。终端节点通过电线与直流电机驱动模块以及直流电机连起来，如图3所示。上电后Zigbee协调器自动完成建立网络、允许路由器和终端节点加入网络，如图2所示。终端节点加入网络，然后根据需要从上位机输入相应的命令，可实现直流电机启动，停止，正转，反转，调速，限位开关功能，如图4所示。