基于zigbee的无线温度检测系统设计
基于zigbee的无线温度检测系统设计[20200128191947]
摘要
ZigBee是一种崭新的近程无线网络通信技术，是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制而制定的标准，主要适用于自动控制和远程控制领域。 本毕业设计主要利用zigbee网络监控各种生产车间各个地点的温度值，然后通过zigbee网络传递到监控室，上位机能够实时的显示各个监控点对应的温度，并且可以设置对个不同监控点的报警温度，温度超过报警值时上位机可以视觉报警，在现场监控点可以声音报警，并且可以随意增加监控点，随意移动监控点，传输数据安全稳定可靠，采用电池供电，操作非常方便，避免了繁琐的拉线等操作。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:无线网络,zigbee,cc2530,温度监控
引言 1
一、无线温度检测系统硬件设计 1
（一）系统硬件组成 1
（二）温度传感器采集模块设计 5
（三）LCD液晶显示模块的设计 8
二、 软件体系结构 10
（一）温度传感器程序 11
（二）CC2530射频节点发送传感器节点程序的设计 12
（三）CC2530射频接送发送协调器程序 13
三、系统软硬件调试 13
（一）用IAR软件进行调试 14
（二）USB程序下载 15
四、实物调试 16
五、总结 16
六、 附 录 18
七、 参考文献 23
八、谢辞 23
引言
ZigBee技术具有低成本、低功耗、近距离、短时延、高容量、高安全及免执照频段等优势，广泛应用于智能家庭、工业控制、自动抄表、医疗监护、传感器网络应用和电信应用等领域。
智能家庭：现今家用电器已经随处可见了，如何将这些电器和电子设备联系起来，组成一个网络，甚至可以通过网关连接到Internet，使得用户可以方便地在任何地方监控自己家里的情况？ZigBee技术提供了家庭智能化的技术支持，在ZigBee技术的支持下，家用电器可以组成一个无线局域网，省却了在家里布线的烦恼。
工业控制：工厂环境当中有大量的传感器和控制器，可以利用ZigBee技术把它们连接成一个网络进行监控，加强作业管理，降低成本。
此外，ZigBee技术也可以应用到汽车电子、农业生产和军事领域中。随着物联网技术的日渐兴起，ZigBee技术将会扮演更为重要的角色。但是，物联网的全面普及将是一个十分漫长的过程，至少目前还在探索和实验阶段，距离实用还有很长的路要走。
针对传统分布式温湿度测量系统中的布线复杂、成本过高以及维护困难等问题,提出了一种利用新型的低功率、低成本、近距离的ZigBee无线温度检测系统的方案
一、无线温度检测系统硬件设计
基于射频CC2530(ZigBee)和温度传感器DS18B20芯片设计一个无线测温装置，整个装置由一个无线节点(接点根据需要可扩展到56个)和1个协调器组成。无线节点工作在测温地点,进行温度数据采集和无线发送。协调器与节点进行无线通信将数据显示出来。系统组成主要由电源电路、两片CC2530单片机芯片、温度传感器DS18B20芯片、A/D转换、晶振电路、天线、液晶显示等电路模块组成。
设计主要要求如下：
1.运用温度传感器DS18B20芯片有效实现数据采集。
2.保证射频CC2530(ZigBee)无线通信的有效，保证采集数据的时效性
（一）系统硬件组成
本次毕业设计主要是采用模块化设计。包括无线通信的发射/接收模块、温度传感器的采集模块、晶振模块、液晶显示模块以及电路电源模块等。各个模块连在一起就构成一个基于ZigBee无线温度检测系统的设计。
总体设计方案系统框图如下：
图1总体设计方案系统框图
基于射频CC2530(ZigBee)和温度传感器DS18B20芯片设计一个无线测温装置，整个装置由一个无线节点(接点根据需要可扩展到56个)和1个协调器组成。无线节点工作在测温地点，进行温度数据采集和无线发送。协调器与节点进行无线通信将数据通过液晶显示器显示出来。
本设计是基于ZigBee无线温度检测系统的设计。此次设计采用模块化的设计理念，更加强调应用。此次设计主要工作是：根据不同实验环境，用温度传感进行温度的采样，用单片机C语言编写相关的控制程序，通过ZigBee无线通信技术将信号传送到显示器上显示出来，从而达到设计的目的。硬件系统主要有以下几部分组成，我将一一介绍。
1. 芯片的选择
(1)CC2530概述
TI公司的CC2530系列单片机是一个8位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，因为它具有很低的功耗、丰富多彩的片内外设记和灵活的开发手段，已成为众多单片机系列中一颗璀璨的新星。
我国的多数读者对89C51系列的单片机是很熟悉的，下面是它们之间的对比：
首先，89C51单片机是8位单片机，具有111条指令。而 MSP430 单片机是16位的单片机，只有简洁的27条指令。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。
其次，89C51单片机本身的电源电压是5V低功耗。
图2 CC2530EM模块原理图
(2)CC2530 芯片的主要特点
1.具有USB 高速下载、支持IAR集成开发环境；
2.具有在线下载、调试、仿真功能；
3.提供ZigBee2007/PRO/RF4CE协议栈；
4.例程丰富，并且所有例子程序以源代码方式提供并附实验手册；
5.灵活配置。根据需求可选配多种扩展开发板；
6.开发方便、快捷、简单；
7.C51 编程。熟悉、顺手、入手快；
8.具有液晶显示。直观、明了；
9.配套提供多种传感器(光敏温度可调电阻；
10.具有多年高频设计工程师提供专业、经验丰富技术支持；
11.硬件系统、软件代码程序自主设计完成保证长期技术支持。
图3
2. 时钟电路
常用的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。此电路采用内部时钟电路方式（如图3）。
晶振电路有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。在教科书上，记得荣雪琴老师讲到，一般用30PF的电容，当等效其他输入时，这个数值的电容构成的谐振频率是非常好的。
图4时钟电路
3. 复位电路
单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件恢复为初始状态，就像计算机的重启，并从这个状态开始工作。
单片机复位采用按键复位或者上电复位。本设计是采用上电复位，电路(如图4)所示：
图 5 复位电路
（二）温度传感器采集模块设计
本次设计，所采集的外部温度信号，是利用温度传感器来完成的。
1. 温度传感器
温度传感器是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。这些呈现规律性变化的物理性质主要有体。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。
按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电偶和热电阻两类。
1）接触式温度传感器：接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。
2）非接触式温度传感器：它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。非接触测温优点：测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温，主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展，辐射测温 逐渐由可见光向红外线扩展，700℃以下直至常温都已采用，且分辨率很高。
摘要
ZigBee是一种崭新的近程无线网络通信技术，是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制而制定的标准，主要适用于自动控制和远程控制领域。 本毕业设计主要利用zigbee网络监控各种生产车间各个地点的温度值，然后通过zigbee网络传递到监控室，上位机能够实时的显示各个监控点对应的温度，并且可以设置对个不同监控点的报警温度，温度超过报警值时上位机可以视觉报警，在现场监控点可以声音报警，并且可以随意增加监控点，随意移动监控点，传输数据安全稳定可靠，采用电池供电，操作非常方便，避免了繁琐的拉线等操作。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:无线网络,zigbee,cc2530,温度监控
引言 1
一、无线温度检测系统硬件设计 1
（一）系统硬件组成 1
（二）温度传感器采集模块设计 5
（三）LCD液晶显示模块的设计 8
二、 软件体系结构 10
（一）温度传感器程序 11
（二）CC2530射频节点发送传感器节点程序的设计 12
（三）CC2530射频接送发送协调器程序 13
三、系统软硬件调试 13
（一）用IAR软件进行调试 14
（二）USB程序下载 15
四、实物调试 16
五、总结 16
六、 附 录 18
七、 参考文献 23
八、谢辞 23
引言
ZigBee技术具有低成本、低功耗、近距离、短时延、高容量、高安全及免执照频段等优势，广泛应用于智能家庭、工业控制、自动抄表、医疗监护、传感器网络应用和电信应用等领域。
智能家庭：现今家用电器已经随处可见了，如何将这些电器和电子设备联系起来，组成一个网络，甚至可以通过网关连接到Internet，使得用户可以方便地在任何地方监控自己家里的情况？ZigBee技术提供了家庭智能化的技术支持，在ZigBee技术的支持下，家用电器可以组成一个无线局域网，省却了在家里布线的烦恼。
工业控制：工厂环境当中有大量的传感器和控制器，可以利用ZigBee技术把它们连接成一个网络进行监控，加强作业管理，降低成本。
此外，ZigBee技术也可以应用到汽车电子、农业生产和军事领域中。随着物联网技术的日渐兴起，ZigBee技术将会扮演更为重要的角色。但是，物联网的全面普及将是一个十分漫长的过程，至少目前还在探索和实验阶段，距离实用还有很长的路要走。
针对传统分布式温湿度测量系统中的布线复杂、成本过高以及维护困难等问题,提出了一种利用新型的低功率、低成本、近距离的ZigBee无线温度检测系统的方案
一、无线温度检测系统硬件设计
基于射频CC2530(ZigBee)和温度传感器DS18B20芯片设计一个无线测温装置，整个装置由一个无线节点(接点根据需要可扩展到56个)和1个协调器组成。无线节点工作在测温地点,进行温度数据采集和无线发送。协调器与节点进行无线通信将数据显示出来。系统组成主要由电源电路、两片CC2530单片机芯片、温度传感器DS18B20芯片、A/D转换、晶振电路、天线、液晶显示等电路模块组成。
设计主要要求如下：
1.运用温度传感器DS18B20芯片有效实现数据采集。
2.保证射频CC2530(ZigBee)无线通信的有效，保证采集数据的时效性
（一）系统硬件组成
本次毕业设计主要是采用模块化设计。包括无线通信的发射/接收模块、温度传感器的采集模块、晶振模块、液晶显示模块以及电路电源模块等。各个模块连在一起就构成一个基于ZigBee无线温度检测系统的设计。
总体设计方案系统框图如下：
图1总体设计方案系统框图
基于射频CC2530(ZigBee)和温度传感器DS18B20芯片设计一个无线测温装置，整个装置由一个无线节点(接点根据需要可扩展到56个)和1个协调器组成。无线节点工作在测温地点，进行温度数据采集和无线发送。协调器与节点进行无线通信将数据通过液晶显示器显示出来。
本设计是基于ZigBee无线温度检测系统的设计。此次设计采用模块化的设计理念，更加强调应用。此次设计主要工作是：根据不同实验环境，用温度传感进行温度的采样，用单片机C语言编写相关的控制程序，通过ZigBee无线通信技术将信号传送到显示器上显示出来，从而达到设计的目的。硬件系统主要有以下几部分组成，我将一一介绍。
1. 芯片的选择
(1)CC2530概述
TI公司的CC2530系列单片机是一个8位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，因为它具有很低的功耗、丰富多彩的片内外设记和灵活的开发手段，已成为众多单片机系列中一颗璀璨的新星。
我国的多数读者对89C51系列的单片机是很熟悉的，下面是它们之间的对比：
首先，89C51单片机是8位单片机，具有111条指令。而 MSP430 单片机是16位的单片机，只有简洁的27条指令。这些内核指令均为单周期指令，功能强，运行的速度快。
其次，89C51单片机本身的电源电压是5V低功耗。
图2 CC2530EM模块原理图
(2)CC2530 芯片的主要特点
1.具有USB 高速下载、支持IAR集成开发环境；
2.具有在线下载、调试、仿真功能；
3.提供ZigBee2007/PRO/RF4CE协议栈；
4.例程丰富，并且所有例子程序以源代码方式提供并附实验手册；
5.灵活配置。根据需求可选配多种扩展开发板；
6.开发方便、快捷、简单；
7.C51 编程。熟悉、顺手、入手快；
8.具有液晶显示。直观、明了；
9.配套提供多种传感器(光敏温度可调电阻；
10.具有多年高频设计工程师提供专业、经验丰富技术支持；
11.硬件系统、软件代码程序自主设计完成保证长期技术支持。
图3
2. 时钟电路
常用的时钟电路设计有两种方式，一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟方式。此电路采用内部时钟电路方式（如图3）。
晶振电路有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。在教科书上，记得荣雪琴老师讲到，一般用30PF的电容，当等效其他输入时，这个数值的电容构成的谐振频率是非常好的。
图4时钟电路
3. 复位电路
单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件恢复为初始状态，就像计算机的重启，并从这个状态开始工作。
单片机复位采用按键复位或者上电复位。本设计是采用上电复位，电路(如图4)所示：
图 5 复位电路
（二）温度传感器采集模块设计
本次设计，所采集的外部温度信号，是利用温度传感器来完成的。
1. 温度传感器
温度传感器是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。这些呈现规律性变化的物理性质主要有体。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。
按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电偶和热电阻两类。
1）接触式温度传感器：接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良好的接触，又称温度计。
2）非接触式温度传感器：它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。非接触测温优点：测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温，主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展，辐射测温 逐渐由可见光向红外线扩展，700℃以下直至常温都已采用，且分辨率很高。
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