基于zigbee的無線溫度采集系統(tǒng)

《基于zigbee的無線溫度采集系統(tǒng)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、基于zigbee的無線溫度采集系統(tǒng)關(guān)鍵詞：ZigBee，無線網(wǎng)絡(luò);溫度采集摘要無線溫度采集系統(tǒng)是基于ZigBee無線技術(shù)設(shè)計的。此系統(tǒng)由三部分構(gòu)成。子節(jié)點部分負責收集溫度數(shù)據(jù)，它的設(shè)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(shù)據(jù)和建立網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接。CC2430是作為主控制芯片。前端電腦主要負責溫度數(shù)據(jù)處理存儲和顯示。通過zigbee網(wǎng)絡(luò)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(shè)備，從而實現(xiàn)節(jié)能和減少污染的排放。1簡介隨著生

2、產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，溫度數(shù)據(jù)檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)遠程控制系統(tǒng)，并逐步顯示出遠程和網(wǎng)絡(luò)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(fù)雜和可擴展性差。事實上，在某些領(lǐng)域有線連接方式甚至不能應(yīng)用。因此，最理想的方法是采用無線連接收集和傳送數(shù)據(jù)。作為新興的短距離，低功耗低成本的無線通信技術(shù)，zigbee已廣泛應(yīng)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(lǐng)域?；谝陨戏治觯宋膶⒃O(shè)計出一種基于zigbee為基礎(chǔ)的無線溫度采集系統(tǒng)。用基于zigbee網(wǎng)絡(luò)的無線方式通過溫度測量節(jié)點收集溫度數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)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(wǎng)，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(xiàn)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)至主要節(jié)點。主要節(jié)點合并來自不同子節(jié)點的數(shù)據(jù)然后發(fā)送至前端電腦，電腦存儲數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)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(shè)計3.1子節(jié)點設(shè)計子節(jié)點負責收集和傳輸溫度的數(shù)據(jù)，因此

4、他應(yīng)該被設(shè)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(gòu)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(nèi)核和一個2.4GHZ的無線收發(fā)器匹配IEEE802。15.4集成內(nèi)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(zhuǎn)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(nèi)。DS18B20是基于統(tǒng)一總線基礎(chǔ)上的數(shù)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(jīng)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(shù)據(jù)時，介于溫度傳感器和子節(jié)點CC2430的收集的方式呈現(xiàn)在圖2.83.2主要節(jié)點的設(shè)計主要節(jié)點在整個網(wǎng)絡(luò)中扮演協(xié)調(diào)員的角色，因此他被設(shè)計成一個全功能裝置。主要職責是建立和維護網(wǎng)絡(luò)

6、無線方式接收溫度數(shù)據(jù)，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(yīng)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(guān)。4系統(tǒng)軟件設(shè)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(wǎng)絡(luò)初始化軟件模塊將開始生效，初始化協(xié)議棧，檢測無線網(wǎng)絡(luò)的能量，選擇合適的渠道順序協(xié)調(diào)和啟動。當初始化完成后，子節(jié)點將被允許連接到網(wǎng)絡(luò)，它們可以發(fā)送溫度數(shù)據(jù)，因此我們可以通過人際接口從所有的監(jiān)測點直觀數(shù)據(jù)。同時，前

7、端電腦將存儲數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫以便相關(guān)查詢。84.1溫度采集模塊DS18B20可設(shè)置為9?12位分辨率，我們系統(tǒng)采用的是12位，轉(zhuǎn)換精度為0.0625度，最高溫度信號轉(zhuǎn)換時間750ms。溫度數(shù)據(jù)占用兩字節(jié)，補碼形式二進制擴展符號，最低4位是小數(shù)部分，中間7位是整數(shù)部分，符號位為1。DS18B20的內(nèi)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(shù)據(jù)。通過執(zhí)行復(fù)位指令，隨機存儲器和制度存儲器指令，可以完成數(shù)據(jù)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(lián)許

8、多的DS18B20設(shè)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(zhuǎn)換整個傳感器一次數(shù)據(jù)，然后通過配套光盤依次讀取每個傳感器的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)多個DS18B20的設(shè)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(yīng)用為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器包括所有的網(wǎng)絡(luò)信息，巨大存儲和強大的運算能力。它的功能是發(fā)送網(wǎng)絡(luò)信標