基于zigbee的空调温度采集器(附件)【字数：12291】
摘 要随着科技的发展和生产技术的提高，温度指标对环境，对工业效率，或者是对能源控制都存在着重要的影响。不管在我们的日常的生活之中还是在工业生产中，精确，智能，实用和高效的温度采集系统都是非常重要的。 在以往使用的温度采集系统中，因为节点连接的方式一般采用的是有线连接，因此布线十分复杂，并且存在扩展性和便携性差的问题。本文简要叙述了智能家电发展趋势。我们引入了TI的Z-STACK协议栈的概念，并将ZIGBEE技术延伸应用于无线数据采集过程。 介绍了无线温度采集系统的体系结构和终端节点的基础知识，完成了对整个系统的设计规划。最后，完成硬件实物的制作，软件的下载与调试，对基于ZIGBEE的空调温度采集器进行基本功能的测试。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的研究背景与意义 1
1.2 ZIGBEE技术的简介及特点 1
1.2.1 ZIGBEE技术的介绍 1
1.2.2 ZIGBEE 技术的特点 1
1.2.3 几种无线通信系统的对比 2
1.2.4 ZIGBEE的国内外研究现状 3
1.3 本文的组织架构。 3
第二章 系统硬件电路设计 4
2.1 系统整体的介绍 4
2.2 硬件部分的设计方案 4
2.3 硬件介绍 5
2.3.1 CC2530芯片的介绍 5
2.3.2 CC2530最小系统外围电路的设计 8
2.3.3 电源电路的设计 8
2.3.4 串口模块电路的设计 9
2.3.5 下载模块电路的设计 9
2.3.6 温度传感器DS18B20的介绍 10
第三章 系统软件部分的设计 12
3.1 ZIGBEE协议栈结构介绍 12
3.1.1 物理层(PHY) 12
3.1.2 媒体访问控制层(MAC) 13
3.1.3 网络层(NWK) 13
3.1.4 应用层 14
3.1.5 应用开发 15
3.2 系统部分开发环境的介绍 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3.3 系统软件部分开发平台的介绍 16
3.4 系统采集模块的设计 19
3.5 系统传感模块的设计 20
3.6 数字温度传感器部分的工作 21
3.7 本章小结 22
第四章 对温度采集系统的调试以及结果分析 23
4.1 硬件成品实物展现 23
4.2 传感模块的检测与调试 23
4.3 关于系统的采集模块与PC机通信情况的检测 24
4.4 系统无线温度信号采集的测试。 25
4.5 总结 26
第五章 总结与展望 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
温度数据监测无论是在工业、军事乃至家庭都异常重要，如在食品的生产、储藏、武器的制造、空调温度的监测方面都有着极为广泛的应用。传统的温度数据采集方式主要通过有线方式进行传输，但是在一些环境条件不允许的情况下，难以进行较好的有线连接，因此，无线传输便成为了更加行之有效的替代方式。
新世纪以来，我们看到了网络与通讯技术的飞速进展，无线通信技术的成本逐渐降低，其性价比、可靠性和传输速率越来越高，而且它不需要进行凌乱和笨重的布线管理，组网方便，这些都为他在各个方面的运用铺设了良好的条件。
在工业控制现场，如果工业设备产生了大量数据的话，我们应该对它的运行进行监控，这样的话，更利于工业现场的工作人员观察设备和检修设备。使用传统的有线传输的方式会占用大量资源。而且被测点处于运动状态，不利于大量布线，这是便需要用到无线传输的方式对数据进行采集。
在农业活动中，无线数据传输的 运用也非常广泛。例如温室大棚的温度测量，以及粮食仓库的温度检测。以往人们采用的人工取样的方式早已经过时而被淘汰，在无线传输进入人们的视野以后，农业的发展将会产生质的飞跃。
在人们的日常生活中，无线传输的运用就更加普遍了，本文主要介绍的就是利用无线传输功能对空调温度的监测，采集，与显示。
1.2 ZIGBEE技术的简介及特点
1.2.1 ZIGBEE技术的介绍
ZIGGBEE技术实际上是一种网络协议，它包括物理层，MAC层，网络层，应用层等。 它具有短路径和低功耗的特点。 ZIGBEE技术应用非常广泛，可嵌入各种设备中，包括遥控和自动控制领域的众多应用。 另外，ZIGBEE技术可以与传感器技术结合使用，比如各种工业环境中的检测，特别是构建大型传感器节点网络，实现无线传输和信息处理。
1.2.2 ZIGBEE 技术的特点
1)低成本：ZIGBEE研发成本较低，设计简单，成本大约在3~6美元左右。
2)延时短：ZIGBEE响应的时间十分短暂急促，而且大约也只需要三十毫秒的通讯时间即可，转换工作状态的速度也非常之快。
3)低能耗：因为功耗较低，所以通常两节五号电池或者三节七号电池即可使用半年以上。
4)自组网能力强：设备能够根据周围的分布情况，自动组网，而当节点失效之后，其余节点任然会自动调整进行组网。每个ZIGBEE组网都有很大的容量。
5)安全性好：ZIGBEE协议的安全性很高，采用的是循环校验和AES128加密算法。
6)传输距离较远：相比较于蓝牙 、WIFI的短距离，ZIGBEE可以达到将近100米以内的无线通信，具体见下文1.2.3的对比。
1.2.3 几种无线通信系统的对比
ZIGBEE可以说是目前世界上最前端的无线传输技术，下面通过对比几种无线传输技术来证实ZIGBEE的无可替代性。
1）蓝牙：
蓝牙技术是在1998年由NOKIA，爱立信，等公司联合发行的一种主要用于通讯的无线连接技术。蓝牙的传输距离大概在10米左右，与ZIGBEE相比较短，在有限的传输范围内可以做到讯息的传递不受其他客观物体的干扰，使人们的无线通讯更加快捷，方便了人们的生活。但是，蓝牙技术自身也存在很多的限制，它不仅成本很高，系统的开销非常大，而且电池的寿命也较短，并且网络节点较少。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题的研究背景与意义 1
1.2 ZIGBEE技术的简介及特点 1
1.2.1 ZIGBEE技术的介绍 1
1.2.2 ZIGBEE 技术的特点 1
1.2.3 几种无线通信系统的对比 2
1.2.4 ZIGBEE的国内外研究现状 3
1.3 本文的组织架构。 3
第二章 系统硬件电路设计 4
2.1 系统整体的介绍 4
2.2 硬件部分的设计方案 4
2.3 硬件介绍 5
2.3.1 CC2530芯片的介绍 5
2.3.2 CC2530最小系统外围电路的设计 8
2.3.3 电源电路的设计 8
2.3.4 串口模块电路的设计 9
2.3.5 下载模块电路的设计 9
2.3.6 温度传感器DS18B20的介绍 10
第三章 系统软件部分的设计 12
3.1 ZIGBEE协议栈结构介绍 12
3.1.1 物理层(PHY) 12
3.1.2 媒体访问控制层(MAC) 13
3.1.3 网络层(NWK) 13
3.1.4 应用层 14
3.1.5 应用开发 15
3.2 系统部分开发环境的介绍 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3.3 系统软件部分开发平台的介绍 16
3.4 系统采集模块的设计 19
3.5 系统传感模块的设计 20
3.6 数字温度传感器部分的工作 21
3.7 本章小结 22
第四章 对温度采集系统的调试以及结果分析 23
4.1 硬件成品实物展现 23
4.2 传感模块的检测与调试 23
4.3 关于系统的采集模块与PC机通信情况的检测 24
4.4 系统无线温度信号采集的测试。 25
4.5 总结 26
第五章 总结与展望 27
致 谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
温度数据监测无论是在工业、军事乃至家庭都异常重要，如在食品的生产、储藏、武器的制造、空调温度的监测方面都有着极为广泛的应用。传统的温度数据采集方式主要通过有线方式进行传输，但是在一些环境条件不允许的情况下，难以进行较好的有线连接，因此，无线传输便成为了更加行之有效的替代方式。
新世纪以来，我们看到了网络与通讯技术的飞速进展，无线通信技术的成本逐渐降低，其性价比、可靠性和传输速率越来越高，而且它不需要进行凌乱和笨重的布线管理，组网方便，这些都为他在各个方面的运用铺设了良好的条件。
在工业控制现场，如果工业设备产生了大量数据的话，我们应该对它的运行进行监控，这样的话，更利于工业现场的工作人员观察设备和检修设备。使用传统的有线传输的方式会占用大量资源。而且被测点处于运动状态，不利于大量布线，这是便需要用到无线传输的方式对数据进行采集。
在农业活动中，无线数据传输的 运用也非常广泛。例如温室大棚的温度测量，以及粮食仓库的温度检测。以往人们采用的人工取样的方式早已经过时而被淘汰，在无线传输进入人们的视野以后，农业的发展将会产生质的飞跃。
在人们的日常生活中，无线传输的运用就更加普遍了，本文主要介绍的就是利用无线传输功能对空调温度的监测，采集，与显示。
1.2 ZIGBEE技术的简介及特点
1.2.1 ZIGBEE技术的介绍
ZIGGBEE技术实际上是一种网络协议，它包括物理层，MAC层，网络层，应用层等。 它具有短路径和低功耗的特点。 ZIGBEE技术应用非常广泛，可嵌入各种设备中，包括遥控和自动控制领域的众多应用。 另外，ZIGBEE技术可以与传感器技术结合使用，比如各种工业环境中的检测，特别是构建大型传感器节点网络，实现无线传输和信息处理。
1.2.2 ZIGBEE 技术的特点
1)低成本：ZIGBEE研发成本较低，设计简单，成本大约在3~6美元左右。
2)延时短：ZIGBEE响应的时间十分短暂急促，而且大约也只需要三十毫秒的通讯时间即可，转换工作状态的速度也非常之快。
3)低能耗：因为功耗较低，所以通常两节五号电池或者三节七号电池即可使用半年以上。
4)自组网能力强：设备能够根据周围的分布情况，自动组网，而当节点失效之后，其余节点任然会自动调整进行组网。每个ZIGBEE组网都有很大的容量。
5)安全性好：ZIGBEE协议的安全性很高，采用的是循环校验和AES128加密算法。
6)传输距离较远：相比较于蓝牙 、WIFI的短距离，ZIGBEE可以达到将近100米以内的无线通信，具体见下文1.2.3的对比。
1.2.3 几种无线通信系统的对比
ZIGBEE可以说是目前世界上最前端的无线传输技术，下面通过对比几种无线传输技术来证实ZIGBEE的无可替代性。
1）蓝牙：
蓝牙技术是在1998年由NOKIA，爱立信，等公司联合发行的一种主要用于通讯的无线连接技术。蓝牙的传输距离大概在10米左右，与ZIGBEE相比较短，在有限的传输范围内可以做到讯息的传递不受其他客观物体的干扰，使人们的无线通讯更加快捷，方便了人们的生活。但是，蓝牙技术自身也存在很多的限制，它不仅成本很高，系统的开销非常大，而且电池的寿命也较短，并且网络节点较少。
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