《傳感器與傳感網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用》【1-4課時(shí)】1-1 CC2530開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建

項(xiàng)目一智能交通燈系統(tǒng)傳感器與傳感網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)搭建與功能體驗(yàn)本項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)123項(xiàng)目一智能交通燈系統(tǒng)引導(dǎo)案例：項(xiàng)目一智能交通燈系統(tǒng)引導(dǎo)案例：交通壓力繁重的今天，如何改善交通狀況？交通燈成為重要的交通指揮系統(tǒng)。恰當(dāng)裝設(shè)智能管控的交通燈，合理切換交通燈信號(hào)，可有效改善交通狀況，提高道路使用效率、減少交通事故的發(fā)生。交通信號(hào)燈紅綠燈方向指示燈車(chē)道信號(hào)燈人行橫道信號(hào)燈閃光警告信號(hào)燈常用交通信號(hào)燈分類圖1-0-1智能交通燈控制系統(tǒng)(a)應(yīng)用場(chǎng)景交通指揮系統(tǒng)簡(jiǎn)介智能交通燈控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(b)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1-0-1智能交通燈控制系統(tǒng)智能交通燈控制系統(tǒng)由微控制器、指示燈、按鍵開(kāi)關(guān)、上機(jī)位組成。微控制器采用單片機(jī)，交通燈組則多采用功耗低、壽命長(zhǎng)的LED顯示模塊，緊急控制按鍵開(kāi)關(guān)用于交通事故突發(fā)時(shí)調(diào)整交通指揮系統(tǒng)的工作狀態(tài)。通過(guò)上位機(jī)可遠(yuǎn)程統(tǒng)籌監(jiān)管智能交通燈的工作情況。系統(tǒng)應(yīng)用及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)搭建與功能體驗(yàn)本項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)123項(xiàng)目一智能交通燈系統(tǒng)引導(dǎo)案例：搭建模擬智能交通燈系統(tǒng)圖1-0-2交通燈模擬系統(tǒng)本項(xiàng)目采用在NEWLab智慧盒子上安裝Zigbee模塊來(lái)搭建模擬智能交通燈系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了交通燈檢測(cè)、信號(hào)時(shí)序精準(zhǔn)的正常通行指揮、遠(yuǎn)程上位機(jī)指令控制或本地按鍵控制的突發(fā)事故限行模式和正常通行指揮模式切換等功能。微信掃碼觀看配套演示視頻系統(tǒng)應(yīng)用及結(jié)構(gòu)系統(tǒng)搭建與功能體驗(yàn)本項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)123項(xiàng)目一智能交通燈系統(tǒng)引導(dǎo)案例：項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)圖1-0-3智能交通燈系統(tǒng)項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)圍繞本項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)可完成如下學(xué)習(xí)目標(biāo)：任務(wù)一CC2530開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建任務(wù)分析與規(guī)劃01任務(wù)實(shí)施03任務(wù)小結(jié)05知識(shí)儲(chǔ)備02任務(wù)檢查與評(píng)價(jià)04任務(wù)拓展與延伸06職業(yè)能力目標(biāo)：任務(wù)一CC2530開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建了解CC2530單片機(jī)的概念、應(yīng)用與發(fā)展，理解其結(jié)構(gòu)、引腳定義、I/O端口的用法；了解IAR、CC-Debugger、SmartRF等軟件用法，能夠快速搭建CC2530開(kāi)發(fā)環(huán)境；能正確創(chuàng)建和配置CC2530項(xiàng)目工程，完成程序編輯與調(diào)試，熟練完成程序燒寫(xiě)；新大陸科技有限公司承接了某市道路交通燈系統(tǒng)改造項(xiàng)目，考慮節(jié)約環(huán)保的要求，改造前計(jì)劃對(duì)智能交通燈系統(tǒng)中原有的交通燈進(jìn)行電氣性能檢測(cè)，確定需要更新的信號(hào)燈數(shù)量。任務(wù)一CC2530開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建進(jìn)行智能交通燈硬件電路分析，規(guī)劃設(shè)計(jì)交通燈測(cè)試流程，完成代碼設(shè)計(jì)；搭建CC2530開(kāi)發(fā)、燒寫(xiě)和應(yīng)用測(cè)試環(huán)境；建立智能交通燈硬件檢測(cè)項(xiàng)目，完成程序的編輯與調(diào)試；任務(wù)描述：任務(wù)要求：任務(wù)一CC2530開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建任務(wù)分析與計(jì)劃：項(xiàng)目名稱智能交通燈系統(tǒng)任務(wù)名稱IAR開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建與交通燈狀態(tài)檢測(cè)項(xiàng)目的創(chuàng)建計(jì)劃方式分組完成、團(tuán)隊(duì)合作、學(xué)材分析、資料調(diào)研計(jì)劃要求1.能建立主機(jī)與ZigBee模塊的連接；2.能搭建IAR開(kāi)發(fā)環(huán)境及程序下載與測(cè)試工具；3.能創(chuàng)建工作區(qū)和項(xiàng)目，完成項(xiàng)目參數(shù)設(shè)置；4.能完成具備交通燈單個(gè)燈的狀態(tài)檢測(cè)項(xiàng)目的創(chuàng)建和調(diào)試；5.能分析項(xiàng)目的執(zhí)行結(jié)果，歸納本節(jié)所學(xué)的知識(shí)與技能；序號(hào)主要步驟1

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任務(wù)一CC2530開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建任務(wù)分析與規(guī)劃01任務(wù)實(shí)施03任務(wù)小結(jié)05知識(shí)儲(chǔ)備02任務(wù)檢查與評(píng)價(jià)04任務(wù)拓展與延伸06單片機(jī)的概念、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)CC2530單片機(jī)以CC2530為核心的ZigBee模塊123知識(shí)儲(chǔ)備1.單片機(jī)的概念、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)123單片機(jī)的概念單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)（Single-ChipMicrocomputer）是把中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、多種I/O端口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等集成到一塊集成電路芯片上而構(gòu)成的小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。(1)單片機(jī)的概念單片機(jī)(1)單片機(jī)的概念單片機(jī)就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成電路芯片。單片機(jī)的框架結(jié)構(gòu)圖1.單片機(jī)的概念、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)123單片機(jī)的概念單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)在儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，當(dāng)今幾乎所有的電子產(chǎn)品、機(jī)械產(chǎn)品中都集成有一個(gè)或多個(gè)單片機(jī)芯片。(2)單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用家用電器可穿戴設(shè)備智能語(yǔ)音系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和通信智能儀器及工業(yè)控制(2)單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用家用電器可穿戴設(shè)備智能語(yǔ)音系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和通信智能儀器及工業(yè)控制電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)、數(shù)字電視、音響、電子秤等家電中都用有單片機(jī)。應(yīng)用有單片機(jī)的家電(2)單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用家用電器可穿戴設(shè)備智能語(yǔ)音系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和通信智能儀器及工業(yè)控制洗衣機(jī)的智能工作模式洗衣機(jī)的控制部件單片機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和與豐富的傳感器及外設(shè)的交互能力使洗衣機(jī)能……(2)單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用家用電器可穿戴設(shè)備智能語(yǔ)音系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和通信智能儀器及工業(yè)控制智能手表、手環(huán)、健康監(jiān)視器、智能眼鏡等可穿戴設(shè)備中都應(yīng)用有單片機(jī).圖1-1-1手環(huán)中單片機(jī)的應(yīng)用(2)單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用家用電器可穿戴設(shè)備智能語(yǔ)音系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和通信智能儀器及工業(yè)控制手環(huán)處理佩戴者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)、卡路里消耗量、血氧和心率數(shù)值等信息生成健康統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)手環(huán)的低功耗從而使得待機(jī)時(shí)間相當(dāng)可觀。手環(huán)中的單片機(jī)處理數(shù)據(jù)(2)單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用家用電器可穿戴設(shè)備智能語(yǔ)音系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和通信智能儀器及工業(yè)控制智能語(yǔ)音識(shí)別裝置通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的采集和輸出播報(bào)。應(yīng)用單片機(jī)的智能語(yǔ)音系統(tǒng)應(yīng)用單片機(jī)的智能語(yǔ)音系統(tǒng)(2)單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用家用電器可穿戴設(shè)備智能語(yǔ)音系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和通信智能儀器及工業(yè)控制手機(jī)、電話機(jī)、共享單車(chē)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)等各種都通過(guò)單片機(jī)智能實(shí)現(xiàn)了控制。應(yīng)用單片機(jī)的共享單車(chē)通信體系(2)單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用家用電器可穿戴設(shè)備智能語(yǔ)音系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和通信智能儀器及工業(yè)控制電壓表、功率計(jì)、示波器以及各種分析儀等智能化、數(shù)字化、微型化的精密儀器儀表采用單片機(jī)控制,功能更多，性能更強(qiáng)。單片機(jī)用于智能信儀表與工業(yè)控制1.單片機(jī)的概念、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(shì)123單片機(jī)的概念單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)物聯(lián)網(wǎng)、智能制造等新型應(yīng)用對(duì)單片機(jī)的需求越來(lái)越多，要求也越來(lái)越高，單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級(jí)、制造工藝等幾個(gè)方面發(fā)生了巨大變革。(3)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)的發(fā)展內(nèi)部結(jié)構(gòu)封裝、功耗及電源電壓制作工藝嵌入式系統(tǒng)及與Internet的連接(3)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)的發(fā)展內(nèi)部結(jié)構(gòu)........單片機(jī)用于智能信儀表與工業(yè)控制內(nèi)部集成部件越來(lái)越多一般:定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、串行通信接口、WatchDog定時(shí)器、LCD控制器等集成網(wǎng)絡(luò)部件：Motorola公司的68HC08AZ

系列與Infineon公司的C515C系列、C167CS-32FM系列，集成，局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊（CAN）。實(shí)現(xiàn)變頻系統(tǒng):最具經(jīng)濟(jì)效益的嵌入式控制系統(tǒng)。Fujitsu的MB89850系列、MB89860系列，Motorola?的MC68HC08MR16、MR24系列三核結(jié)構(gòu):nfineon公司的TC10GP與Hitachi公司的SH7410、SH7612采用一個(gè)微控制器和DSP核、一個(gè)數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器核、外圍專用集成電路（ASIC）的三核結(jié)構(gòu)（TrCore）結(jié)構(gòu)(3)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)的封裝技術(shù)發(fā)展迅速，大量單片機(jī)已經(jīng)采用了復(fù)合貼片封裝工藝，體積大大減小。單片機(jī)的發(fā)展..封裝、功耗

及電源電壓......設(shè)置了等待、暫停、空閑、節(jié)電、睡眠等工作方式，功耗越來(lái)越小。、擴(kuò)大電源電壓范圍和在較低電壓下維持工作仍是單片機(jī)發(fā)展的目標(biāo)之一(3)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)基本上都采用了CMOS技術(shù)，光刻工藝普遍達(dá)到0.6um,個(gè)別達(dá)到0.35um甚至是0.25um，大大地提高了單片機(jī)的內(nèi)部密度和可靠性。

單片機(jī)的發(fā)展....制作工藝....(3)單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)單片機(jī)的發(fā)展......嵌入式

系統(tǒng)及與Internet的連接單片機(jī)可以嵌入到任何微型或小型儀器或設(shè)備中，形成嵌入式系統(tǒng)，故又稱嵌入式微控制器。嵌入式系統(tǒng)和Internet連接已成趨勢(shì)。為使單片機(jī)控制的機(jī)床、門(mén)鎖等嵌入式設(shè)備和Internet相連，要求專門(mén)為嵌入式微控制器設(shè)備設(shè)計(jì)專用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器完成過(guò)程控制。檢測(cè)與提升測(cè)一測(cè)

1.簡(jiǎn)述單片機(jī)的構(gòu)成。2.總結(jié)單片機(jī)得到廣泛應(yīng)用的原因，并結(jié)合實(shí)例做出分析。想一想試分析單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)其應(yīng)用的影響。1232.CC2530單片機(jī)CC2530簡(jiǎn)單介紹CC2530芯片

內(nèi)部結(jié)構(gòu)豐富的外設(shè)CC2530單片機(jī)是采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051MCU、整合全集成的ZigBee/IEEE802.15.4高效射頻（RF）收發(fā)器的片上系統(tǒng)（SoC），內(nèi)置8KBSRAM、大容量的可編程FLASH閃存。圖1-1-2TI公司的CC2530芯片CC2530簡(jiǎn)單介紹

CC2530F32/F64/F128/F256等芯片型號(hào)中F后的數(shù)字即表示其閃存容量，即依次為32KB、64KB、128KB、256KB。圖1-1-2TI公司的CC2530芯片CC2530簡(jiǎn)單介紹

CC2530簡(jiǎn)單介紹CC2530芯片

內(nèi)部結(jié)構(gòu)豐富的外設(shè)1232.CC2530單片機(jī)CC2530芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)右圖，淺色部分進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，深色部分進(jìn)行模擬信號(hào)處理，過(guò)渡色部分則實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換與處理?？駻包含時(shí)鐘和電源管理相關(guān)的模塊，框B包含8051CPU核心和存儲(chǔ)器相關(guān)模塊.圖1-1-3CC2530內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖（局部二）CC2530芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)CC2530芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)右圖，圖1-1-3CC2530內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖（局部一）框C包含無(wú)線收發(fā)相關(guān)模塊，框D包含CC2530單片機(jī)與其他外設(shè)間的連接模塊。CC2530芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)123CC2530簡(jiǎn)單介紹CC2530芯片

內(nèi)部結(jié)構(gòu)豐富的外設(shè)2.CC2530單片機(jī)CC2530具備豐富的外設(shè)交互能力，允許設(shè)計(jì)者開(kāi)發(fā)先進(jìn)的應(yīng)用。豐富的外設(shè)

21個(gè)通用I/O引腳；閃存控制器；強(qiáng)大的5個(gè)通道DMA控制器；4個(gè)常規(guī)定時(shí)器，其中一個(gè)IEEE802.15.4MAC定時(shí)器、一個(gè)16位定時(shí)器、2個(gè)8位定時(shí)器；1個(gè)具有捕獲功能的睡眠定時(shí)器；1個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器；2個(gè)串行通信接口USART0、USART1；8通道12位ADC；AES加密/解密協(xié)處理器，CC2530與豐富外設(shè)的連接檢測(cè)與提升測(cè)一測(cè)

在圖1-1-3中同學(xué)們能找到CC2530的哪些部件？哪些通信接口？想一想CC2530F32/F64/F128/F256等芯片型號(hào)中F后的數(shù)字表示什么？以CC2530為核心的ZigBee模塊交通燈測(cè)試應(yīng)用設(shè)計(jì)控制程序的編輯、調(diào)試與下載應(yīng)用123任務(wù)規(guī)劃與設(shè)計(jì)以CC2530為核心的ZigBee模塊

圖1-1-4ZigBee模塊ZigBee模塊的主芯片為CC2530F256，其上有【連接】、【通訊】?jī)蓚€(gè)指示燈可用于模擬交通燈。CC2530F256單片機(jī)用高性能、低功耗,具有極好的接收靈敏度和抗干擾性能的2.4GRF收發(fā)器，集成有ADC模塊、USART接口等，支持ZigBee協(xié)議棧的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比、高集成度的ZigBee解決方案，適用于照明系統(tǒng)、低功耗無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、家庭/樓宇自動(dòng)化等物聯(lián)網(wǎng)工程中。以CC2530為核心的ZigBee模塊交通燈測(cè)試應(yīng)用設(shè)計(jì)控制程序的編輯、調(diào)試與下載應(yīng)用123任務(wù)規(guī)劃與設(shè)計(jì)交通燈測(cè)試應(yīng)用設(shè)計(jì)

圖1-1-5指示燈連接電路交通燈的邏輯控制設(shè)計(jì)必須根據(jù)系統(tǒng)的硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。模擬交通燈系統(tǒng)采用ZigBee模塊上的【連接】指示燈LED-LINK模擬待檢測(cè)的紅燈。該LED燈在CC2530的P1_0引腳輸出高電平即1時(shí)被點(diǎn)亮，輸出低電平即0時(shí)熄滅。交通燈測(cè)試應(yīng)用設(shè)計(jì)

圖1-1-5指示燈連接電路為檢測(cè)【連接】指示燈LED-LINK能否持續(xù)工作且迅速完成狀態(tài)切換，須設(shè)置CC2530的P1_0處于通用I/O方式，并由程序控制按固定時(shí)間間隔交替向該引腳輸出高低電平，使指示燈反復(fù)閃爍。控制程序可分為I/O接口設(shè)置和指示燈閃爍控制兩個(gè)部分。①I(mǎi)/O接口配置第一步，進(jìn)行端口功能選擇。為驅(qū)動(dòng)指示燈亮滅，I/O端口應(yīng)處于GPIO模式。CC2530復(fù)位后I/O端口即默認(rèn)為GPIO模式。第二步，進(jìn)行I/O端口方向選擇。設(shè)置PxDIR寄存器來(lái)設(shè)定端口的I/O方