基于cc2530的无线温度监测系统的设计(附件)【字数：9839】
摘 要无线传感器网络在温度监测方面有着非常重要的应用，为了将无线传感器网络应用于温度监测，本文研究了无线传感器网络的硬件平台、软件平台及其网络协议，并设计了一个适用于温度监测的系统平台。本文设计了一种基于CC2530片内温度传感器的温度检测系统以便于实时监测温度，然后对系统的硬件和软件进行详细的分析。具体使用了TI公司的单芯片无线通信模块CC2530+低功耗RF前端Q2530的无线传输节点，利用CC2530的片内温度传感器实现了温度采集，采用ZigBee无线通信技术组建网络。结合上位机软件显示接收到的数据，达到了实时监测的目的。本系统是以C++编程的，为了方便拓展，采用模块化结构进行软件设计，简化程序的设计的逻辑关系，以便达到更简单的温度监测。在IAR进行程序的编写编译，确定无误后，下载到CC2530单片机进行仿真调试。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2无线传感器网络系统设计的关键技术 1
1.3 ZigBee技术 2
1.4无线传感器网络的特点 3
1.5 论文研究内容 3
第二章 ZigBee技术及CC2530芯片 4
2.1 概述 4
2.1.1ZigBee技术的由来 4
2.1.2 ZigBee技术的特点 4
2.2 硬件部分 4
2.2.1STM32开发板 5
2.2.2时钟和启动 6
2.2.3 I2C总线 6
2.2.4 ADC(模拟/数字转换器) 6
第三章 温度监测系统设计 8
3.1湿度传感器电路设计 8
3.1.1 SHT31概述 8
3.1.2 SHT31传感器发送命令 9
3.2 软件部分设计 9
3.2.1 开发环境 9
3.2.2 AD采样内部温度 11
3.2.3主程序： 14
3.3本章小结 16
第四章 数据的传输及显示 17
4.1温度监测系统的无线设备 17
4.2通信模块的软件设计 17
4.3 R *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
S232通信程序设计 19
4.3.1参数的设置 20
4.3.2 RS232的缺点 21
4.3.3初始化串口函数 22
4.3.4串口输出函数 22
4.3.5 在上位机上显示 23
4.4 本章小结 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A:实物与调试图 27
附录B:程序 28
第一章 绪论
1.1 引言
温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数，随着时代的进步，以及测温仪器在各行各业的使用，智能化已经逐渐普及至家家户户。因此，在当下，设计一个无线温度监测系统，具有巨大的意义。
温度是一个重要的物理量，它反映了物体的冷热，与生活中的各种物理和化学过程有关。温度与工业生产和日常生活密切相关，相互影响的。因此，温度的准确监测是非常重要的。比如，必须要时刻监测发电厂锅炉的温度以避免其超过规定范围。当温度超过一定范围时，粮食和酒类就会变质发霉。正是有了由此可见，温度的测量是必须的。测量温度的温度传感器就应运而生了。伴随着温度传感器的诞生，人们的生活也变得更加方便，更是各样智能化家电诞生，如空调，电热水壶，太阳能热水器，等等，温度传感器为人们提供了更加智能化，舒适的生活。
由多个节点组成的无线网络称为无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)，这个传感器网络拥有多种领域技术，其中包括传感器技术、现代网络及无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术等。在每个目标信息上装一个微型传感器进行实时监测，将收集到的信息用嵌入式计算资源进行处理，再使用无线通信网络将处理后的信息传送至远程终端用户。
目前，无线传感器的终端可以满足的要求有：简化复杂的信息，将重复的信息删除，节约系统能量消耗以及简化信号收发的手段。当时人们期望无线传感器网络的网络协议在未来可以做到的是：使用更加简单协议运转传感器；简化协议层次、简练信令方式。具有操作简单，价格低廉，工作可靠，传输距离更远等特点。为了满足无线传感器网络终端的这种需求，ZigBee协议就被人们开发了出来。[1]作为无线传感器网络的通信协议，具有节约能量消耗，可随时随地引入其它的网络节点的特点，因此Zigbee协议成为了无线传感器网络的首选网络协议。
1.2无线传感器网络系统设计的关键技术
1）系统技术的探索和硬件平台开发。包括微传感器技术的探索：高效节能、高度模块化、微内核的对嵌入式操作系统进行开发环境研究等；低功耗、低尺寸、低价格的无线传感器节点硬件平台开发。
2）无线传感器网络的通信协议核模式研究。物理层：在复杂环境中如何采用低功耗的研究，积累经验数据。路由层：由多个无线网络拓扑形成和多个控制协议研究组成，可以全方位的覆盖整个无线网络区域，在每个区域建立自己的无线网络节点。在低功耗、自组织、实时的信息传输途径上建立研究方案，以此来研究传感网络通信模式的数据。MAC层：调节信道分配和调度机制的研究，避免二者产生冲突，多项指标折衷的MAC协议分布研究的能量消耗和研究如何节省节点休眠机制。[2]
3）无线传感器网络的支撑研究信息处理技术。信息处理技术包括：在成百上千的信息中查询到想要的信息，然后将过期信息处理，重复相同的信息进行融合，避免资源的浪费，将过大的数据进行压缩并且按部存储，协同信号处理等技术的研究。
1.3 ZigBee技术
ZigBee是一种提供廉价的固定、方便携带或移动设备使用的极低复杂度、低功耗、低成本的低速率无线连接技术。该技术是一种近距离的无线双向通信技术，在自动控制和远程控制领域中都能发挥较大的作用，可以在各种不同设备中投入使用，并且可以对系统的IP地址进行定位，可以作为通信协议投入于无线传感器网络中使用。蓝牙(Bluetooth)、ZigBee和无线局域网802．11(WiFi)等是目前使用量较大的近距离无线通信技术。它们都有不同的特点，有的传输速度快、距离长、耗电量小，有的功能的拓宽性大，使用面广泛，使用寿命长，有的适用某些单一应用的特殊要求等。但是至今没有一种技术可以满足以上所有的要求。具体比较如表1．1所示：
目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2无线传感器网络系统设计的关键技术 1
1.3 ZigBee技术 2
1.4无线传感器网络的特点 3
1.5 论文研究内容 3
第二章 ZigBee技术及CC2530芯片 4
2.1 概述 4
2.1.1ZigBee技术的由来 4
2.1.2 ZigBee技术的特点 4
2.2 硬件部分 4
2.2.1STM32开发板 5
2.2.2时钟和启动 6
2.2.3 I2C总线 6
2.2.4 ADC(模拟/数字转换器) 6
第三章 温度监测系统设计 8
3.1湿度传感器电路设计 8
3.1.1 SHT31概述 8
3.1.2 SHT31传感器发送命令 9
3.2 软件部分设计 9
3.2.1 开发环境 9
3.2.2 AD采样内部温度 11
3.2.3主程序： 14
3.3本章小结 16
第四章 数据的传输及显示 17
4.1温度监测系统的无线设备 17
4.2通信模块的软件设计 17
4.3 R *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
S232通信程序设计 19
4.3.1参数的设置 20
4.3.2 RS232的缺点 21
4.3.3初始化串口函数 22
4.3.4串口输出函数 22
4.3.5 在上位机上显示 23
4.4 本章小结 23
结束语 24
致 谢 25
参考文献 26
附录A:实物与调试图 27
附录B:程序 28
第一章 绪论
1.1 引言
温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数，随着时代的进步，以及测温仪器在各行各业的使用，智能化已经逐渐普及至家家户户。因此，在当下，设计一个无线温度监测系统，具有巨大的意义。
温度是一个重要的物理量，它反映了物体的冷热，与生活中的各种物理和化学过程有关。温度与工业生产和日常生活密切相关，相互影响的。因此，温度的准确监测是非常重要的。比如，必须要时刻监测发电厂锅炉的温度以避免其超过规定范围。当温度超过一定范围时，粮食和酒类就会变质发霉。正是有了由此可见，温度的测量是必须的。测量温度的温度传感器就应运而生了。伴随着温度传感器的诞生，人们的生活也变得更加方便，更是各样智能化家电诞生，如空调，电热水壶，太阳能热水器，等等，温度传感器为人们提供了更加智能化，舒适的生活。
由多个节点组成的无线网络称为无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)，这个传感器网络拥有多种领域技术，其中包括传感器技术、现代网络及无线通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术等。在每个目标信息上装一个微型传感器进行实时监测，将收集到的信息用嵌入式计算资源进行处理，再使用无线通信网络将处理后的信息传送至远程终端用户。
目前，无线传感器的终端可以满足的要求有：简化复杂的信息，将重复的信息删除，节约系统能量消耗以及简化信号收发的手段。当时人们期望无线传感器网络的网络协议在未来可以做到的是：使用更加简单协议运转传感器；简化协议层次、简练信令方式。具有操作简单，价格低廉，工作可靠，传输距离更远等特点。为了满足无线传感器网络终端的这种需求，ZigBee协议就被人们开发了出来。[1]作为无线传感器网络的通信协议，具有节约能量消耗，可随时随地引入其它的网络节点的特点，因此Zigbee协议成为了无线传感器网络的首选网络协议。
1.2无线传感器网络系统设计的关键技术
1）系统技术的探索和硬件平台开发。包括微传感器技术的探索：高效节能、高度模块化、微内核的对嵌入式操作系统进行开发环境研究等；低功耗、低尺寸、低价格的无线传感器节点硬件平台开发。
2）无线传感器网络的通信协议核模式研究。物理层：在复杂环境中如何采用低功耗的研究，积累经验数据。路由层：由多个无线网络拓扑形成和多个控制协议研究组成，可以全方位的覆盖整个无线网络区域，在每个区域建立自己的无线网络节点。在低功耗、自组织、实时的信息传输途径上建立研究方案，以此来研究传感网络通信模式的数据。MAC层：调节信道分配和调度机制的研究，避免二者产生冲突，多项指标折衷的MAC协议分布研究的能量消耗和研究如何节省节点休眠机制。[2]
3）无线传感器网络的支撑研究信息处理技术。信息处理技术包括：在成百上千的信息中查询到想要的信息，然后将过期信息处理，重复相同的信息进行融合，避免资源的浪费，将过大的数据进行压缩并且按部存储，协同信号处理等技术的研究。
1.3 ZigBee技术
ZigBee是一种提供廉价的固定、方便携带或移动设备使用的极低复杂度、低功耗、低成本的低速率无线连接技术。该技术是一种近距离的无线双向通信技术，在自动控制和远程控制领域中都能发挥较大的作用，可以在各种不同设备中投入使用，并且可以对系统的IP地址进行定位，可以作为通信协议投入于无线传感器网络中使用。蓝牙(Bluetooth)、ZigBee和无线局域网802．11(WiFi)等是目前使用量较大的近距离无线通信技术。它们都有不同的特点，有的传输速度快、距离长、耗电量小，有的功能的拓宽性大，使用面广泛，使用寿命长，有的适用某些单一应用的特殊要求等。但是至今没有一种技术可以满足以上所有的要求。具体比较如表1．1所示：
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