張春雨

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。其含義有兩層：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸和擴展的網(wǎng)絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。該文介紹的是將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于廣告牌當中的一種硬件的應用設計，主要核心技術為ZIGBEE局域網(wǎng)的建立及信息的遠程數(shù)據(jù)傳輸。

關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng) 射頻識別 ZIGBEE局域網(wǎng)

中圖分類號：TN87 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（a）-00-01

物聯(lián)網(wǎng)廣告牌控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，由MCU、SIM900、zigbee的主節(jié)點及計算機構(gòu)成系統(tǒng)的上位機；zigbee的功能節(jié)點和LED 廣告牌構(gòu)成下位機。該系統(tǒng)即可以通過計算機對廣告牌數(shù)據(jù)進行局域網(wǎng)的廣播和數(shù)據(jù)更新，也可以通過用戶手機，以發(fā)送短信的形式對LED廣告牌進行遠距離廣播和數(shù)據(jù)傳輸。（功能芯片說明：SIM900為SIMCOM公司的通信模塊。它屬于四頻GSM/GPRS模塊，完全采用SMT封裝形式，同時采用了功能強大的ARM926EJ-S芯片處理器。SIM900采用工業(yè)標準接口，工作頻率為GSM/GPRS 850/900/1800/1900 MHz，可以低功耗實現(xiàn)語音、SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的傳輸。另外，SIM900的尺寸大小為24×24×3mm，能適用于M2M應用中的各類設計需求，尤其適用于緊湊型產(chǎn)品設計。Zigbee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個協(xié)議規(guī)定的技術是一種短距離、低功耗的無線通信技術。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術。本設計建議使用鼎泰克公司的zigbee無線通信模塊。）

計算機通過zigbee主節(jié)點對外進行廣播及數(shù)據(jù)更新流程：在計算機中編輯想要發(fā)送的信息，通過串口將信息發(fā)送至MCU，再經(jīng)過MCU處理，將數(shù)據(jù)傳至zigbee的主節(jié)點模塊，主節(jié)點模塊收到數(shù)據(jù)后，以廣播或者點對點的形式無線傳輸給下位機的zigbee功能節(jié)點，功能節(jié)點再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送給LED廣告牌，實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)傳輸和信息的更新。此種傳輸方式可以最大更新500個漢字，能傳輸漢字的個數(shù)與MCU中EEPROM的容量有關，如果選擇更大容量的EEPROM，則可以傳輸更多的漢字來達到用戶的要求。用戶手機通過zigbee主節(jié)點對外進行廣播及數(shù)據(jù)更新流程：手機遠程更新廣告牌的原理與計算機更新廣告的流程大致相同，其基本流程為用戶編輯短信并發(fā)送→SIM900模塊接收短信數(shù)據(jù)并通過串口傳輸至MCU→MCU將數(shù)據(jù)處理傳送至zigbee主節(jié)點→zigbee主節(jié)點以廣播或者點對點的方式發(fā)送至zigbee功能節(jié)點→zigbee功能節(jié)點同樣通過串口將數(shù)據(jù)更新至廣告牌并顯示。手機遠距離傳輸?shù)膫鬏敺绞阶畲罂梢愿?0個漢字，這是因為中國電信規(guī)定每條短信不能超過70字。手機發(fā)送信息的模式與計算機發(fā)送信息的模式最大的不同是手機發(fā)送沒有距離的限制，比較適合緊急的情況進行信息的傳送；而計算機則只能通過zigbee進行數(shù)據(jù)發(fā)送，如果想達到足夠遠的距離，必須在每1.6 km處添加一個新的zigbee模塊。系統(tǒng)電源部分應該一共有兩種。一種是SIM900的4 V電源，另外一種是zigbee模塊的3.3 V電源，由于SIM900模塊需要較大的電流才能穩(wěn)定工作，所以在穩(wěn)壓器件的選擇上選擇29302可調(diào)穩(wěn)壓，其輸出電流可達3 A。3.3 V電源則使用比較常見的1117三端穩(wěn)壓器件。系統(tǒng)上位機主節(jié)點與下位機主節(jié)點采用同一電路，如果單片機下載的程序為上位機主節(jié)點程序，則該模塊為上位機主節(jié)點功能；如果單片機下載的程序為功能節(jié)點程序，則該模塊為下位機功能節(jié)點。

由于zigbee模塊為3.3 V器件，所以在MCU器件的選擇上，最好選擇3.3 V的芯片，方便MCU與zigbee模塊的通信匹配問題。市面上比較常見的LED廣告牌，大多使用串口DB9的標準接口，所以在下位機功能節(jié)點模塊上應附著MAX3232通信模塊，該芯片為電平轉(zhuǎn)換芯片，可以將3.3 V電平轉(zhuǎn)換為12 V電平，該接口方式同樣也適用于上位機主節(jié)點，如果這樣設計，則上位機主節(jié)點則必須連接計算機的DB9接口，這樣設計其實對于有些筆記本電腦是有缺陷的，因為筆記本大部分是不帶DB9接口的。PL2303是一種USB轉(zhuǎn)串口的通信芯片，它可以將計算機上的USB接口虛擬為DB9接口，以串口的通信協(xié)議進行數(shù)據(jù)的傳輸，這樣設計不僅僅可以使臺式機可以連接上位機主節(jié)點，還可以使筆記本電腦與其連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。用戶手機信息接收模塊（SIM900）是用來接收用戶手機所發(fā)送的短信，該模塊是SIMCOM公司出品的通信模塊，使用2.4G無線通信頻率，需要注意的是SIM900在接收短信或者發(fā)送短信時，其功率有可能達到最大值（電流可達到2A），所以在設計電路時，需要將SIM900的電源和地加粗來滿足2A電流的通過。

物聯(lián)網(wǎng)LED廣告牌告別了傳統(tǒng)的需要人力將數(shù)據(jù)進行硬性連接并更新數(shù)據(jù)的方式，使用無線zigbee傳輸，讓用戶更加方便靈活的控制LED顯示屏，它標志了物聯(lián)網(wǎng)技術的一種新型應用領域。相信過不了多久，數(shù)據(jù)傳輸將不僅僅限于文字。圖像、聲音等等信息也將實現(xiàn)無附加費用的，高效率的數(shù)據(jù)傳輸。