基于zigbee的無線溫度采集系統(tǒng)

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1、基于zigbee的無線溫度采集系統(tǒng)關鍵詞：ZigBee，無線網絡;溫度采集摘要無線溫度采集系統(tǒng)是基于ZigBee無線技術設計的。此系統(tǒng)由三部分構成。子節(jié)點部分負責收集溫度數據，它的設計基于CC2430芯片和DS18B20溫度傳感器。主要節(jié)點部分負責接受溫度數據和建立網絡聯接。CC2430是作為主控制芯片。前端電腦主要負責溫度數據處理存儲和顯示。通過zigbee網絡連通子節(jié)點與主要節(jié)點，主要節(jié)點在通過串行端口與前端電腦溝通。此系統(tǒng)具有一個成本低，低功耗的溫度收集的終端設備，從而實現節(jié)能和減少污染的排放。1簡介隨著生

2、產技術的發(fā)展，溫度數據檢測技術廣泛應用于工業(yè)遠程控制系統(tǒng)，并逐步顯示出遠程和網絡的特性。傳統(tǒng)的溫度采集系統(tǒng)，主要方式是有線連接節(jié)點，此方法的特點是布局復雜和可擴展性差。事實上，在某些領域有線連接方式甚至不能應用。因此，最理想的方法是采用無線連接收集和傳送數據。作為新興的短距離，低功耗低成本的無線通信技術，zigbee已廣泛應用于工業(yè)控制，消費性電子，家電自動化，醫(yī)療監(jiān)控等領域?；谝陨戏治?，此文將設計出一種基于zigbee為基礎的無線溫度采集系統(tǒng)。用基于zigbee網絡的無線方式通過溫度測量節(jié)點收集溫度數據。通過

3、串口通信線路連接主要節(jié)點和前端電腦。然后，電腦存儲溫度數據至數據庫，以便實現數據的統(tǒng)一管理。此系統(tǒng)具有高實用性和良好的擴展性。2系統(tǒng)結構研究系統(tǒng)框圖顯示在圖1[2].該系統(tǒng)選擇的是星型局域網，他建立一個由主要節(jié)點和若干子節(jié)點組成的無線系統(tǒng)，實現數據的無線傳輸。子節(jié)點的主要責任是傳輸由溫度傳感器DS18B20采集的數據至主要節(jié)點。主要節(jié)點合并來自不同子節(jié)點的數據然后發(fā)送至前端電腦，電腦存儲數據至數據庫，并通過軟件可以直觀的在顯示器上看到溫度的變化。83硬件系統(tǒng)設計3.1子節(jié)點設計子節(jié)點負責收集和傳輸溫度的數據，因此

4、他應該被設計的低功耗和低成本的功能裝置。芯片CC2430-F32(32KB閃存)與溫度傳感器ds18b20構成的子節(jié)點。CC2430是全球首款支持zigbee協(xié)議的系統(tǒng)級芯片。一個8051的MCU內核和一個2.4GHZ的無線收發(fā)器匹配IEEE802。15.4集成內部裝置。一個8KB的隨機存取存儲器，包括可選32/64/128kB閃存存儲單元和A/D轉換器，定時器，看門狗定時器，ASE128協(xié)同處理器等，同時，兩個通用異步收發(fā)傳送器和21個編程的1/0引腳都包含在芯片內。DS18B20是基于統(tǒng)一總線基礎上的數字溫度

5、傳感器，可以測量零下55度到零上125度的溫度。支持3到5.5V的電壓供電，主要由四部分組成：64位的光刻只讀存儲器，溫度傳感器，非揮發(fā)性的溫度觸發(fā)報警器和配置寄存器。64位的串行在出廠前已經被制造商加工處理，每一個傳感器都是唯一的，因此我們可以連接多個DS18B20到一條母線，以節(jié)省多個I/O端口。當使用DS18D20通過系統(tǒng)收集溫度數據時，介于溫度傳感器和子節(jié)點CC2430的收集的方式呈現在圖2.83.2主要節(jié)點的設計主要節(jié)點在整個網絡中扮演協(xié)調員的角色，因此他被設計成一個全功能裝置。主要職責是建立和維護網絡

6、無線方式接收溫度數據，通過串口與前段電腦交流。我們選擇CC2430的-F128（128KB閃存）為主要節(jié)點的處理器芯片，并基于CC2430典型的應用電路擴展串行通信的端口。MAX3232芯片被用于TTL和RS232之間的電平開關。4系統(tǒng)軟件設計如圖3所示的溫度監(jiān)控軟件的功能模塊。系統(tǒng)啟動后，ZigBee網絡初始化軟件模塊將開始生效，初始化協(xié)議棧，檢測無線網絡的能量，選擇合適的渠道順序協(xié)調和啟動。當初始化完成后，子節(jié)點將被允許連接到網絡，它們可以發(fā)送溫度數據，因此我們可以通過人際接口從所有的監(jiān)測點直觀數據。同時，前

7、端電腦將存儲數據至數據庫以便相關查詢。84.1溫度采集模塊DS18B20可設置為9?12位分辨率，我們系統(tǒng)采用的是12位，轉換精度為0.0625度，最高溫度信號轉換時間750ms。溫度數據占用兩字節(jié)，補碼形式二進制擴展符號，最低4位是小數部分，中間7位是整數部分，符號位為1。DS18B20的內部隨機存儲器包括一個9字節(jié)高速緩存和E2PROM，前兩個字節(jié)是溫度數據。通過執(zhí)行復位指令，隨機存儲器和制度存儲器指令，可以完成數據的收集和DS18B20的讀取。所有的讀寫操作通過DQPINS連接到CC2430的端口。當串聯許

8、多的DS18B20設備到一個總線上時，他可以發(fā)送一個跳過只讀存儲器指令用以轉換整個傳感器一次數據，然后通過配套光盤依次讀取每個傳感器的數據，從而實現多個DS18B20的設備的運行，在一個I/O端口。溫度采集完整的流程圖如圖4所示：84.2ZigBee的通信模塊系統(tǒng)中主要節(jié)點將開始被應用為網絡協(xié)調器。協(xié)調器包括所有的網絡信息，巨大存儲和強大的運算能力。它的功能是發(fā)送網絡信標