关于Zigbee的考勤器毕业设计.doc

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1、 南京工程学院 工 业 中 心 本科毕业设计说明书（论文）题 目： 基于Zigbee的考勤器设计 专 业： * 班 级： * 学 号： *学生姓名： * * 指导教师： * 起迄日期： * 设计地点： * 摘要：Zigbee技术是一种距离短的无线传输的自组织网络，它所提供的是简单、灵活、可靠的方式，因为在楼宇布线相当复杂，这一技术广泛应用在楼宇自动化中。ZigBee技术具有无线传感网络，低功耗、低成本、时延短、网络容量大的特点，但其数据传输量不大，适合于数据采集和监控网点多的应用场景。本文主要研究的是ZigBee考勤器的设计，本次试验的设计是由ZigBee的终端节点采集设备、路由传输节点、协调

2、器和电脑VB系统软件组成，利用CC2530开发软件以及IAR C集成开发软件设计平台，分别实现对卡号信息的采集（卡号、姓名、出入时间、出入地点等）、数据的传输和数据的查询等功能，来完成实现考勤器的设计。相较于WiFi和蓝牙，ZigBee技术设计的考勤器具有功耗低，低速率，电池供电能力强等特点，ZigBee作为一种新兴的技术，正在迅速的发展和推广。关键词：ZigBee技术、路由、CC2530毕业设计说明书（论文）中文摘要毕业设计说明书（论文）英文摘要Title Attendance is based on ZigbeeAbstractZigbee technology is a short di

3、stance from the self-organizing networks of wireless transmission, it provides a simple, flexible, reliable way, because the wiring in the building complex, the technology and the increasingly wide applications in building automation. ZigBee technology with wireless sensor networks, low power, low c

4、ost, short latency, network capacity characteristics, but not the amount of data transmission suitable for data collection and monitoring network and more scenarios.This paper studies the attendance was ZigBee design, design of this trial is the induction ID card, node capture devices,routing transi

5、t node VB systems and computer software, the use of CC2530 and IAR C development software and design platform, respectively, to achieve collection of card information (card number, name, access time, the access point, etc.), data transmission and data query and other functions, to complete the reali

6、zation of attendance and design.Compared to WiFi and Bluetooth, ZigBee technology designed Attendance has low power, low speed, battery capacity and other characteristics, ZigBee as an emerging technology, is rapidly developing and promotion.Keywords: ZigBee 目 录前 言1第一章 绪 论21.1 本课题的研究背景21.2 本课题的研究目的和

7、意义21.3 考勤器系统的发展现状41.3.1 国外考勤器的发展现状41.3.2 国内考勤器技术的发展现状41.4 考勤器的发展趋势51.5 本课题的研究内容61.6 本章结构7第二章 考勤器系统介绍82.1 考勤器系统结构介绍82.2 ZigBee的介绍82.3 研究ZigBee组网102.4 无线网络数据传输对比122.5 本章总结14第三章 考勤器的硬件设计153.1 主要器件选型163.2.1 CC2530性能参数163.2.2 CC2530引脚描述173.2 天线辐射183.3.1 天线的基本参数183.3.2 天线辐射183.3 系统功能模块分析与设计193.4 本章总结22第四章

8、 考勤器的软件设计234.1 系统软件的整体设计244.1.1 协调器254.1.2 路由器264.1.3 终端节点274.2 无线网络的RSSI值284.3 ZigBee协议栈中的NV操作294.4 ZigBee休眠与唤醒294.5 时间戳304.6 本章总结30第五章 系统调试305.1 硬件测试315.2 软件测试315.3 本章总结36第六章 结论376.1 总结37致 谢39参考文献40附录41前 言信息网络发展越来越壮大，无线网络技术发展越来越迅速，越来越多的公司不断的扩大规模，然而，员工的管理也就越来越不方便，仅靠手工记录数据远远适应不了时代发展的步伐，传统的考勤方式有手动签到、

9、插卡式、条码式，这些都是低速率的方式，然而现在的工作量相当的大，学者们利用现代信息技术一步一步的探索、发现。而无线考勤器的设计减少考勤员的工作量，考勤数据的准确性和考勤的效率提高了。而且考勤器具有存储的功能，在以后的查询、管理等方面给考勤员带来了很大的方便。传统的考勤是用手工记录数据，过程比较费时，而且效率不高，数据不够精确。当有了插卡式和条形码的考勤器慢慢的有了长远的发展时，考勤器无论是技术还是质量上都有显著的提高。将无线技术应用到考勤器中是一种发展趋势，将识别技术和无线技术运用到考勤器中将促进考勤器的发展。最近几年，无线技术的发展很快，无线网络技术慢慢的代替有线技术，机械操作代替人工操作。

10、无线技术的优点就是省去了有线布线的繁琐，能随时随地的进行数据的传输。ZigBee技术一开始被称为“HomeRFlite“技术，ZigBee的核心协议就是由EEE802.15.4工作组在2000年12月成立的工作组来制订的1。ZigBee无线技术解决了，短距离传输、低功耗、低速率、低成本的一种双向无线通信新技术这类问题。无线联网和控制也能够运用到小型便宜的设施上。此次实验的设计是基于ZigBee网络技术的考勤器设计，采用无线终端节点（卡）进行对数据的采集，将数据通过ZigBee模块发送到路由节点（东门或者西门），将路由器自身的MAC地址与终端节点的地址一并发送到协调器，将数据传输至PC机，是通过

11、串口RS232通信来进行的，使考勤员进行数据的查询。这一设计可以应用与学校，公司等需要考勤的场所。它的成本低和功耗低以及供电时间长的特点，是使用者的首选。第一章 绪 论1.1 本课题的研究背景现如今，随着微电子技术的不断进步，极大的推动了计算机、通讯设备的普及，同时也提升了发展速度，电脑、掌上电脑、手机等电子产品进入到人们的日常生活和工作中也是一个必然的趋势，甚至来说它们已经成为人们生活中的一部分，不可缺少的。如今无线技术对我们的工作和生活更加方便快捷，有线技术也就渐渐被无线网络技术代替，方便，简单的有线设备都能用无线有效的连接，所以无线网络得到越来越多学者的开发。将无线技术应用于考勤器，不但

12、提高了考勤的效率，而且还有利于考勤的质量，方便了考勤员的工作量。1.2 本课题的研究目的和意义随着时代不断地进步，工业自动化也越来越普遍了，同时科技的不断发展，对各方面的要求也就越来越高了，比如开放的数据接口、实时的数据监控与传输、安全的数据链接，有线的通信维护成本高等，这些局限性的特点都是现代通讯技术必须改善的2。因此，无线传输通信建立可靠的数据传输网络在工业设备的环境下成为迫切的需求。研究人员探索更好的解决方案，例如WIFI、WLAN或蓝牙设备等。现有一种无线传输的自组织网络，称之为ZigBee网络技术，它是一种短距离传输的技术。它提供的形式非常的简单、灵活方便，而且可信度极高，它是一种基

13、于，Wireless Personal Area Network）。适用于自动控制等范围，能够嵌入在各种各样的设备中，ZigBee技术作为当今最具代表性的、新兴的无线传感网络技术，它具备很多优点：较短的延时时间、多地的成本，功耗也不高，超大的网络容量。数据采集多、监控网点多的场合更适合ZigBee技术使用，同时地理位置复杂的场合也离不开它。网络无线技术发展迅速，已经成为市场上前景很好的无线通信与网络技术之一。目前考勤系统运用该技术，大范围的网络数据传输，采用多跳的方法，这样更容易实现，同时减少了不必要的麻烦，提高了工作效率3。一个优秀的企业要有一套科学的企业管理制度，企业管理的重要组成部分是人

14、力资源的管理。现在的企业中，考察一个员工工作效率的指标就是他的出勤率，将来我们走进企业工作也会遇到。而对于员工出勤率的统计 就需要考勤器来完成了。随着电子信息技术发展越来越好，考勤的方法也在不断的改进和创新。计算机一般都是被用来做考勤的管理系统，这样的一个子系统，它考勤数据的精确，是由计算机网络提供的，同时也给考勤制度打下了根基4。现在的考勤系统计随着算机技术的发展，功能越来越成熟，从一开始的人工考勤，发展到磁卡式考勤，之后是感应式IC卡考勤器，到后来的先进的指纹识别考勤以及人脸识别考勤，现在还有一种较为先进的考勤系统：虹膜识别考勤系统。现在在市场上考勤系统种类繁多，运用场合也多，比如在财经、

15、移动、商业等方面被大家广泛的应用。 在企业单位和事业单位中，人事管理工作中考勤的管理不用说都知道，这部分很重要，运用价值很高。企事业单位用考勤管理系统来反映员工的迟到、缺席、早退等出勤情况的信息，以便各类情况进行管理。考勤管理系统中记录的信息直接的与员工切身利益相挂钩，如员工的考核、工资调整、职位调升等，这些都是与考勤信息挂钩的。 就如今而言，在中国各种企业中都有考勤，只不过考勤的方式不一样，大多是以下几种：人工登记考勤、人工刷卡考勤、指纹考勤、虹膜考勤等。对于浪费人力、效率低的人工登记考勤的方法来说，会因为人为因素出现不真实的考勤现象。指纹考勤的特点是：具备的不变性和唯一性，它是利用人体指纹

16、进行识别进行考勤。指纹考勤相较于人工考勤来说效率有所提高，但还不足以弥补人工考勤的所有缺点，同时它的价格也很贵，而且环境适应能力比较差。然而非接触式IC卡具有能独立读取信息，操作简单且方便携带，低误码率，成本低且具有针对性等优点。网络控制技术慢慢的成熟，将无线网络非接触式IC感应考勤控制系统，推广在企业与校园中存在很大的意义。 1.3 考勤器系统的发展现状1.3.1 国外考勤器的发展现状国外在ZigBee技术方面的钻研比我国早很多，他们的技术也很成熟，在标准化方面，在国外利用ZigBee技术来设计与考勤系统有关的实验也有很多，尤其是研究指纹的识别的发展，国外从事指纹识别研究的科研机构与学校有很

17、多，国外的考勤系统市场已经慢慢的进入了成熟稳定的阶段，它们主要的产品的划分已经进入了细分阶段，有针对性的生产。例如，标签和读卡器就只由标签和读卡器的厂家生产，如美国的HL-Data公司和HMD公司以及德国的Destle公司。有些公司研究生产控制器就只研究它的生产的控制器和其软件部分，例如美国的北计算机公司、CSI公司。他们凭借其产业的构成和主要的专业公司，由于它们的雄厚的财力，先进的技术、领先的市场以及专业人员的积累，将这个市场慢慢的垄断了。这正是因为市场的渐渐的成熟，人们通常了解考勤控制系统的概念之后，在购买考勤器设备方面就可以很容易的区别，然后从不一样的公司采购到每个部分的设备，从而可以对

18、其自己进行系统集成的成套的安装与调试5。1.3.2 国内考勤器技术的发展现状在中国，研究ZigBee的技术比较晚，ZigBee模块的制造商在我国通常都被芯片厂家数量等问题限制其价钱，然而现在国外依然占据着国内的考勤器市场，因为我们国家还没有自主研发制作的ZigBee无线网络技术的成熟产品，但却只有一些简单应用的和针对性的研究文章，在期刊杂志上出现过，但是随着无线技术的发展，也有许多的研究所和组织机构在研究这种无线技术6。即使考勤技术方面得到了较大的发展，但识别度还是不能够满足实际应用，除了引进国外技术外，还有国内公司独立研究开发的产品，但是有些产品在应用到网络上还是不太成熟，还没有得到更广泛的

19、应用。国内一些厂家在的硬件技术上越来越成熟，国内的一些电子市场也出现了在这方面的成长期有明显的迅速发展的趋势。现在，我国考勤器的种类各种各样，价格也参差不齐。现在市场上大多数是中小型企业常用的考勤器，可以大致分为：感应卡考勤机和电子打卡式考勤机以及指纹考勤机这三种，这三种考勤器存在优缺点各异。由于考勤器的科学技术不同，它们的价格也参差不齐7。 国内考勤器的市场发展很快，企业、学校等场所对其使用率在逐渐增加，但是竞争也相当的激烈。考勤器与其他行业相比，它的利润还是比较的高的，势必会引起很大一批的企业加入其中，虽然它目前仅只有四亿以上的规模，但它的发展速度很迅速，相信它以后的市场是非常好的。Zig

20、Bee技术有很好的使用前景，在未来的几年里ZigBee技术将在家庭网络、工业控制、汽车自动化、医疗设备、工业无线定位控制等许多领域具有广泛的应用，尤其是工业控制和家庭自动化等范围，这些以后将成为ZigBee技术的重要的应用范围。1.4 考勤器的发展趋势考勤器的发展趋势如表1所示。 表1 考勤器的发展趋势名称方式特点手工考勤考勤人员手工记录考勤数据费时、搜集整理数据困难插卡式考勤器在金属制成的卡片上打上有规律的孔，然后利用感光元件和光投影区分每个人的编号但是由于金属片容易变形，从而导致了识别的误差的缺点条码式考勤器采用光学原理，投影出一个条形码的图像，工人下井前用矿灯照射一下专门的考勤探头就可以

21、施行考勤方法便捷，因所处环境原因，存在维修频繁，投影走样的缺点磁卡式考勤器感应式IC卡或ID卡，将姓名、卡号先写入卡内，员工刷卡即可现在最为普遍的考勤器，方法非常方便身份识别考勤器利用人的身体特征来辨别，这种考勤器只需要人的一个手指、手撑、人脸放在放在或面向读卡器的前面就能够识别他的身份能够避免代打卡的现象，提高管理制度，同时也提高了考勤数据的准确性摄像考勤器射频智能卡与摄像技术的完美结合,考勤机内置摄像头可在刷卡的同时对刷卡者进行拍照存档考勤、监控二合一、具备移动侦测功能随着现代科技的进步，将无线技术使用在考勤器方面将被广泛利用与推广，移动互联网的一种应用的尝试是将ZigBee技术运用到考勤

22、系统中，这种低功耗，成本低的特点，正是大家所需求的，而且一定具有市场价值。1.5 本课题的研究内容本文首先对ZigBee技术进行论述，阐述了ZigBee协议重要性。本次实验采用的是CC2530模块以及IAR C的集成开发软件设计平台，来实现考勤器对数据的采集，修改和查询，基于ZigBee为核心设计安全员考勤器，考勤器具有两类节点：路由节点与考勤节点，由考勤节点（终端节点）采集员工卡的ID（时间与卡号），然后由ZigBee网络通过路由节点传输到PC监控系统，读取考勤信息。最后可以通过Visual Basic软件对采集的数据进行查询。研究工作的具体内容如下：1、 研究考勤管理的要求及无线网络系统的

23、设计以及ZigBee协议栈和组网方式。2、 了解ZigBee无线节点的设计方案，无线通信方式和ZigBee的休眠与唤醒。3、 熟悉运用IARC集成开发软件，对基于ZigBee的考勤器设计的程序进行编写与仿真调试。4、 掌握无线传输下的考勤器的结构和其工作原理，并对其进行分析，对每个模块进行调试。1.6 本章结构本文是以ZigBee的考勤器设计作为应用背景的研发工程项目，从而设计了无线终端节点采集信息的考勤器。全文内容共分为六章，各章的主要内容如下：第一章 描述了ZigBee技术和；第二章 研究考勤器的总体结构、基于ZigBee考勤器的工作原理以及无线网络ZigBee的研究；第三章 对系统的电源

24、电路，串口电路等进行了分析，给出了考勤器系统的结构设计方案图，并设计出了本次实验的硬件电路；第四章 描述了在IARC设计平台下的具体软件设计方案及其实验程序；第五章 讲述本次实验的调试过程和调试结果；第六章 对本篇论文的研究工作进行总结，说明在本次实验中主要的工作以及本次实验中存在的问题。第二章 考勤器系统介绍无线考勤器的设计是为了代替传统的考勤模式，应用ZigBee技术设计的考勤器实验对数据的采集、传输、管理，此设计具备功耗低，成本低的特点。2.1 考勤器系统结构介绍本次设计的系统结构是由两个终端节点（卡）、路由器（门）、协调器和PC组成，考勤节点（终端）采集员工卡的ID（姓名、时间、卡号）

25、，然后由ZigBee无线网络通过路由节点传输至协调器，协调器接收到由ZigBee传输给路由器发出的数据后，通过RS232串口输送至PC机，考勤员能够通过串口调试来查询员工的考勤信息。本实验的系统结构图如图2-1所示。图2-1 系统结构图2.2 ZigBee的介绍ZigBee技术是一种短距离的双向无线通信技术，ZigBee协议由媒体访问控制层（MAC）、物理层（PHY）、传输层（TL）、网络层（NWK）以及应用层（APL）等上下五层组成。如图2-2所示ZigBee无线网络各层示意图。图2-2 ZigBee无线网络各层示意图ZigBee是一种标准，这个标准解释了短距离、低速率传输无线通信数据所需的

26、全部通信协议ZigBee协议栈包含了ZigBee联盟定义和，与GSM（全球移动通信系统）网络和CDMA（码分多址通信技术）相似。它的通讯范围从75米到几百米，有时甚至到几千米，而且还支持无线增加。ZigBee这个无线数据传输网络平台，它是由65000以上的无线数据传输模块组成的。在整体的网络中，每个网络节点的距离可以从标准的75米扩展到无线长，而ZigBee网络的数据在任何一个传输模块之间都可以进行相互的通讯。ZigBee网络具有的特点如下：（1） 安全性高、可靠度高就无线通信来说，对于在传输的过程中电磁波，受到的干扰因素有很多，比如说天气等等之类的原因，因此在传输的，过程中具有不可靠性，Zi

27、gBee联盟考虑到了这些因素，使用了一些方法来改进数据传输的安全性，短距离无线通信协议被物理层兼容，它的可靠度很高，同样利用DSSS技术和OQPSK技术；处理数据冲突效果运用CSMA-CA(Carrier Sense Muliple Access Collision Avoidance)技术来解决。（2） 低功耗、低成本ZigBee技术应用于8-bitMCU，功耗低。在待机模式时，只需要两节五号的干电池给一个节点供电，那该节点就可以持续工作半年或者一年，以及更长的时间。这就是ZigBee的突出显著的优势。通过大幅简化协议，对通信控制器的要求降低了，预测剖析，按8051的8位微控制器来预算，它的

28、所有功能的主节点须要32KB的代码，子节点至少4KB的代码，并且ZigBee免协议专利费。所以每块芯片的市场价钱大致在15元左右。（3） 容量大网状网络、星状网络和片状网络构成了ZigBee技术，若干子节点被一个主节点管理着，一个主节点最多能够管理254个子节点；同时上一层的网络节点管理着主节点，组成一个大网，这个大网有65000各节点构成的。2.3 研究ZigBee组网最常见的ZigBee网络有：点对点拓扑和星型拓扑这两种拓扑结构，如图2-3所示。最少要有一个FFD（全功能设备）完成对一个ZigBee网络进行协调性能，终端节点是RFD（精简功能设备）用来减少系统的成本。一个FFD和若干个RF

29、D组成星型拓扑结构，该结构中的FFD作为网络协调器功能，协调器都只是与其余的设备通讯，需要做的事件由协调器来解决，星型网络拓扑形式大致都利用64位长地址。除此之外，协调器还可以给设备配置自身的16位地址来节省带宽。在协调器与设备进行初始连接(Asso-ciation)时获得短地址的调配。具体的星型网络组建流程图如图2-4所示。图2-3 ZigBee网络拓扑结构图图2-4 星型网络组建流程图要对硬件部分进行初始化，我们可以先通过串行端口来进行，然后再对MAC层来采取初始化，如图2-5和图2-6所示。在此以后，进行星形网络的组建，成为网络协调器每一个FFD设备都有机会，要怎么确立一个网络本身的网络

30、协调器。这是由上层的协议决定的。最为简单的方法是：首次激活一个FFD设备后，要先进行广播查找，申请网络协调器接收，假如网络中已经存在协调器则表示FFD设备接收到了响应，然后再通过一些方法进行认证就行，这样这个设备就变成为了网络中的常见设备。如果说是没有接收到响应信号，或者认证不成功，那么这个FFD设备是可以自身组建网络的，那必定会成为协调器就网络而言。网络的标识符是特定的，它是由网络协调器来选择的，在星型网络中设备主从关系，必须由这个特定的标识符来规定。图2-5 硬件初始化流程 图2-6 MAC层初始化当一个新的网络被创建时，协调器就起到了作用，对于怎样创建源端点和目的地端点之间的链接是需要告

31、知它的。所谓的ZigBee协议是为端点绑定的一个特殊过程。一个设备管理器或者一个远程网络节点，可作为绑定过程的组成部分之一，它能够请求协调器修改其绑定表。每个链路依照它的源端点和群集地址来特定其含义。2.4 无线网络数据传输对比无线网络数据传输有WiFi、蓝牙、ZigBee等，不同的协议都有不同的应用范围9。表1是三种短距离无线通信技术各个特性的对比。表1 三种短距离无线通信技术的对比表ZigBeeWiFi蓝牙频段2.4GHz2.4GHz2.4GHz传输速率传输速率不高（小于250Kbps）传输速率大（大约11Mbps）传输速率小于3Mbps传输距离ZigBee的传输距离根据发射的功率来决定，

32、大约有几百米到几千米传输距离为1米到100米不等蓝牙的传输距离只有10米左右安全性中等低高应用场合适用于工业控制、智能家居控制、环境监测等领域适用于掌上设备，例如手机，iPad，笔记本电脑等在两部手机之间进行小量数据的传输以及无线鼠标的使用市场现状正处在高速发展和推广中，是一种新兴的技术技术很成熟应用也很多目前市场上的蓝牙芯片价格很高，因此产品的成本提高了很多本次设计选用ZigBee技术作为无线网络数据传输，ZigBee适用的环境要求是信噪比较低，它的传输的距离是根据它的设置和它的信号的强度来说的，一般无线信号的能够达到10米至40米。有区别的网络拓扑结构(包含依据修改节点间路由的网状配置以及

33、中间节点的可用性动态)完全被ZigBee标准支持，而且对主要的电源管理和应用管理进行了改进。通过调查，终端节点参与一个ZigBee网络的时间小于30毫秒，从睡眠状态与活动状态间转换只需15毫秒，接入通道的时间一般在15毫秒内就能够完成。常见的ZigBee网络节点有，有终端节点、路由器和协调器三种类型。ZigBee做为网络协调者存在时，协调器正处于初始化组网结构，这时候一个节点就能够满足每个ZigBee网络的需求；我们都知道路由器，一般是固定的，但是ZigBee的路由器节点跟我们平常见的有所不同，它是一种可选择的组件。它的消息选择是可以与另一个ZigBee路由器，或者ZigBee协调器之间进行一

34、个联系，同时也能参加多跳路由；路由选择的网络部件这方面，ZigBee终端设备是完全不参与其中的。 一般来说，一个8位的微控制器就可以执行 ZigBee协议栈的主要性能。整个协议栈内存需要的并不多，小于32KB(而纯节点，只用到4KB不到的空间)就可以了。然而ZigBee造成协调器须要其他的随机访问空间的原因是：它对的交易和配对表等。2.5 本章总结本章主要分析了考勤器的系统结构，考勤器的工作原理以及对ZigBee的详细介绍，了解组网的结构，和本次实验使用ZigBee无线技术作为无线通讯的原因。第三章 考勤器的硬件设计本章重点是对考勤器的硬件电路的设计进行分析，硬件电路组成部分有：串口电路、电源

35、电路、晶振电路、天线及巴伦匹配电路等。通过本章硬件设计可以基本确定本次设计的结构和各个主要重要组成部分。硬件系统的结构图如图3-1所示：图3-1 硬件系统结构图CC2530模块是本实验的核心，集成RF射频前段，ZigBee标准2.4G收发器，实现了对数据的无线传输。电源模块：本实验采用的是正向低压降稳压器AMS1117，它的固定输出电压为3.3V，所以电源电路采取的是5V电源通过直流直流变换器得到了3.3V的工作电压，在本次实验中还可以采用电池供电的方法。报警模块：在刷卡时，报警模块开始工作，出现一段音频。提示刷卡人员成功刷卡。界面显示：由VB软件显示考勤情况。串口通讯模块：实现COMS/TT

36、L电平与RS232串口电平之间的转换。3.1 主要器件选型CC2530芯片是一款单片机，它兼容了8051的内核，同时无线射频也支持IEEE ，它有数据总线（DATA）、特殊功能寄存器（SFR）、代码外部数据（CORE/XDATA），这三种存储器访问总线都不相同8。CC2530 单片机在访问DATA、SFR以及主SRAM（静态随机存储器），它处于单周期。CC2530能够由中断恢复到主动模式，这时CC2530模块可能是在空闲模式下，也有可能是别的中断，因为将CC2530模块从休眠模式唤醒方式有很多种。比如说系统交叉开关利用SFR总线把DMA控制器、CPU和物理存储器以及外接设备相互串接起来9。CC

37、2530芯片运行模式是不一样的，所以它非常适用于低功耗要求很高的的系统。其运行方式之间的转换时，为了进一步降低了能源的消耗，就必须缩短需要的时间，这样才能体现了低功耗的特点。3.2.1 CC2530性能参数MCU：8位，增强型8051内核/处理器，主频32M，超越一般单片机主频。RAM：8KBFlash：32/64/128/256K集成RF射频前段，ZigBee标准2.4G收发器。12位ADC2个UART18个可用GPIO4个定时器工作电压：2.0-3.6V DCRSSI/LQI支持DMA功能支持CSMA/CAAES加密协处理器最大输出功率4.5dBm接收灵敏度-97dBm工作电流RX：24m

38、A TX：29mA 低功耗：0.4uA3.2.2 CC2530引脚描述表1是CC2530引脚的介绍，有引脚对应的名称等。管脚名称管脚管脚描述描述AVDD1282V3.6V 模拟电源连接AVDD2272V3.6V 模拟电源连接AVDD3242V3.6V 模拟电源连接AVDD4292V3.6V 模拟电源连接AVDD5212V3.6V 模拟电源连接AVDD6312V3.6V 模拟电源连接DCOUPL401.8V 数字电源去耦DVDD1392V3.6V 数字电源连接DVDD2102V3.6V 数字电源连接P1_011数字I/O口 1.0-20mA 驱动能力P1_19数字I/O口 1.1-20mA 驱动

39、能力P2_333数字I/O 模拟端口2.3/32.768 kHz XOSCP2_432数字I/O 模拟端口2.4/32.768 kHz XOSCRBIAS30模拟I/O 参考电流的外部精密偏置电阻RESET_N20数字输入复位RF_N26RF I/ORX 期间正RF 输入信号到LNARF_P25RF I/ORX 期间负RF 输入信号到LNAXOSC_Q122模拟I/O 晶振引脚1或外部时钟输入XOSC_Q223模拟I/O 32MHz 晶振引脚2表1 CC2530引脚描述3.2 天线辐射3.3.1 天线的基本参数 辐射方向图 表示辐射功率大小在空间的分布图。 天线的输入阻抗 输入阻抗指的是天线输

40、入电压与输入电流的比值，天线和发射机或接收机的匹配状况体现了输入阻抗的大小。CC2530的输入输出阻抗为50欧姆。 驻波系数 主要用来表征天线与馈线匹配状况，通过它的大小可以计算从天线反射机或接收机的功率多少。 增益 输出功率相同的情况下，天线在某方面某点产生的场强平方与电源天线在同方向同一点产生场强平方的比值，说明了天线集中辐射的程度。 宽带 电性能下降到容许值的频率范围称为天线的宽带，因此有驻波宽带、方向图宽带、圆极化轴比宽带等，一般情况下宽带指驻波宽带。 极化 用来描述天线辐射电磁波矢量空间指向的参数。接收和发射天线的极化不匹配将会影响接收效果。对于ZigBee模块，要求天线的辐射方向图

41、为全向，一般使用偶极子、单极子和倒F天线等。3.3.2 天线辐射信号衰减曲线如图Error! Reference source not found.所示2.4GHz的信号，可以看出自由空间衰减呈现的函数是指数型使得的。在信号源衰减接近40dBm的时候，远程比较小，节点在400米的地方，是由衰减靠近8dBm的功率输出（如WLT2408），此时的信号强度就是-96dBm（在中间没有显眼的阻碍物），当处在500米时，信号强度为-97dBm，在距离1dBm的信号处可以延长大约100米的通讯距离。01010050015002500-80-50-34-8+8+22-100WLT2422自由空间衰减曲线WL

42、T2408自由空间衰减曲线通讯距离（米）信号强度（dbm）图 32 2.4Ghz信号随距离衰减图3.3 系统功能模块分析与设计（1） 电源电路CC2530的工作电压：2.03.6V DC，而且本系统采用的是正向低压降稳压器AMS1117，它的固定输出电压为3.3V，所以电源电路采取的是5V电源通过直流直流变换器得到了3.3V的工作电压，本次实验还可以采用电池供电的方法，电源电路如图3-3所示图3-3 电源模块（2） 接口模块本次实验的主控制电路，采用的是TI官方核心板，核心板将CC2530的I/O引脚全部引出，它自带有晶振电路和无线收发电路。CC2530 管脚接口及下载接口如图3-4所示图3-

43、4 CC2530管脚接口及下载接口（3） 晶振电路CC2530需要2个晶振，分别是32MHz的无源晶振和32.768KHz的时钟晶振，晶振电路接口如图3-5所示。图3-5 晶振电路图XTAL2是32.768KHz晶振，它可以选择的，在电路上有两个负载电容（C321和C331）用于32.768KHz晶振。32.768KHz晶振应用在要求很低的精确唤醒时间和睡眠电流消耗。32MHz晶振使用了两个负载电容（C221和C231）和一个外部32MHz振荡XTAL1。（4） 串口通讯电路串口通信电路用于实现COMS/TTL电平与RS232串口电平之间的转换，MAX232芯片的第8管脚为硬件流控制管脚。串口

44、通讯电路如图3-6所示图3-6 串口连接电路（5） 蜂鸣器电路在刷卡时，报警模块开始工作，出现一段音频。提示刷卡人员成功刷卡。此电路采用的是共集电极放大电路，当P12为高电平时，三极管导通，蜂鸣器工作，当P12为低电平时，三极管截止，蜂鸣器停止工作。因系统由四节1.5V电池供电（总电压为6V），所以在电路中串联一个分压电阻。如图3-7所示。图3-7 蜂鸣器电路3.4 本章总结本章介绍的是考勤器总体的硬件设计图，包括CC2530芯片的参数，性能指标，以及整体的模块电路的设计，让我们对整个硬件部分的设计有了一个全面的认识。第四章 考勤器的软件设计本次实验使用的编程软件是IAR Embedded W

45、orkbench（又称为EW），它是一种稳定的、完整的C语言交叉编译器，并且很容易使用的专业嵌入式的应用程序开发工具。不用的的微处理器，IAR提供了相同的用户界面，现在至少支持8位、16位以及32位的ARM微处理器结构共35种。IAR是一个拥有统一接口的集成开发环境，为使用者提供了一个方便使用的开发平台。许多有名的半导体公司的微处理器被IAR Embedded Workbench支持。IAR Systems是提供世界领先的嵌入式系统开发工具的商家。它在上世纪八十年代成立，生产产品和服务相关的设计，开发嵌入式系统调试的每个阶段，主要有：C+编译器、集成开发环境(IDE)以及开发包、调试器、状态机

46、建模工具以及硬件仿真器之类。IAR Embedded Workbench集成的编译器的特点如下：l 内部优化器和内建相应芯片的程序速度l PRO Mable代码高效性l 完全兼容标准C语言l 内存模式选择l 高效的浮点支持本次设计运用Visual Basic设计考勤器的管理系统，便于考勤员对信息的查询和统计。1991年最早的一个版本Visual Basic 1.0是由微软公司推出的。随后在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年相继推出了5.0版和6.0版，并且，在2000年推出了Visual Basic.NET版本。我们都用过Visual Basic6.0，因此也知道它被广泛的应用，它是多种功能于一体的一种编程软件，集编程和调试以及系统故障排除于一体的一个编程环境，对AxtiveX控件的支持也有所增强。在Visual Basic6.0开发环境下不但能够设计标准的Windows程序，同时还能够对数据库进行设计与编程，最主要的还是对ActiveX控件和Visual Bas