基于CC2430片內(nèi)溫度傳感器溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、技術(shù)探討基于CC2430片內(nèi)溫度傳感器溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)The Design of Temperature Detection System of CC2430-chipTemperature Sensor劉渝燦重慶郵電大學(xué)重慶市網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)與智能儀器儀表重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(重慶400065摘要:介紹CC2430芯片的技術(shù)特點(diǎn)、基本功能及其工作的基本硬件框架,闡述了如何利用CC2430片內(nèi)溫度傳感器進(jìn)行溫度檢測(cè)的系統(tǒng)設(shè)計(jì),以及對(duì)采集數(shù)據(jù)誤差的處理得到正確的溫度值。Abstract:This text has introduced the technology features and basic fu

2、nction of CC2430,and the basic framework of hardware.It explained how to design the temperature detection system of CC2430一chip temperature sensor,and get the right temperature by handling ell'Or the collecting data。Key words:CC2430Temperature sensor IEEE802.15.4Error handling在現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,常常需要對(duì)溫度進(jìn)行

3、檢測(cè)。傳統(tǒng)的方法往往費(fèi)時(shí)、費(fèi)力,效率低下,不便應(yīng)用在對(duì)特殊環(huán)境的溫度檢測(cè)中。本文設(shè)計(jì)了一種基于無線射頻技術(shù)的單芯片溫度檢測(cè)系統(tǒng),它以RF(射頻芯片CC2430為核心,利用芯片自帶的溫度傳感器,能夠高效地完成對(duì)溫度的無線檢測(cè)。1CC2430芯片概述CC2430芯片是挪威Chipcon公司生產(chǎn)的首款符合ZigBee技術(shù)的2.4GHz射頻系統(tǒng)單芯片,適用于各種ZigBee或類似ZigBee的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),包括協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備。CC2430是一顆真正的系統(tǒng)芯片(SoCCMOS解決方案。這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的2.4GHz ISM波段應(yīng)用對(duì)低成本,低功耗的要求。它結(jié)合

4、一個(gè)高性能2.4GHz DSSs(直接序列擴(kuò)頻射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級(jí)小巧高效的805l控制器,是一款真正符合IEEE 802.15.4的標(biāo)準(zhǔn)片-LZigBee產(chǎn)品,應(yīng)用于監(jiān)視、控制網(wǎng)絡(luò)時(shí),其具有非常顯著的低成本、低耗電、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)40www.enim.多、傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢(shì),目前被視為替代有線監(jiān)視和控制網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域最有前景的技術(shù)之一。CC2430芯片以強(qiáng)大的集成開發(fā)環(huán)境作為支持,內(nèi)部線路的交互式調(diào)試以遵從IDE的IAR-r.業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為支持,得到嵌入式機(jī)構(gòu)很高的認(rèn)可。CC2430采用Chipeon公司最新的SmartRF03技術(shù)和0.18Itm CMOS工藝制造,采用7mmx7mm QLP48封裝,除

5、了包括RF收發(fā)器,還繼承了加強(qiáng)型8051MCU、32/64/128kB的Flash內(nèi)存、8kB的RAM、ADC、DMA、看門狗等。CC2430工作在2.4GHz頻段,采用低電壓(2.0"-3.6V供電且功率很低(接收數(shù)據(jù)時(shí)為27mA,發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)為25mA、靈敏度高(-97dBm、最大輸出為24dBm、最大傳送速率為250kb/s。CC2430集成了4個(gè)振蕩器用于系統(tǒng)時(shí)鐘和定時(shí)操作:1個(gè)32MHz晶體振蕩器,1個(gè)16MHz RC振蕩器,1個(gè)可選的32.768kHz晶體振蕩器和1個(gè)可選的32.768kHz RC振蕩器。它結(jié)合Chipcon公司全球先進(jìn)的ZigBee協(xié)議棧、工具包和參考設(shè)計(jì)

6、,展示了領(lǐng)先的ZigBee解決方案。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、工控系2008年第7期中閱設(shè)囂i:表萬方數(shù)據(jù)統(tǒng)和無線感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域,同時(shí)也適用于ZigBee之外2.4GHz頻率的其他設(shè)備。CC2430T作時(shí)的功耗很低,因?yàn)樗Y(jié)合了集成模塊的低功耗特點(diǎn),并根據(jù)不同的功率要求定義了4種不同的負(fù)載功率模式,且不同模式之間的轉(zhuǎn)換切換速度很快。在數(shù)字部分,時(shí)鐘分塊控制技術(shù)用來減少動(dòng)態(tài)的功率消耗,如果模塊處于非激活狀態(tài),可以用關(guān)閉電源的方法來獲得超低的靜態(tài)功耗(漏電所致。2硬件設(shè)計(jì)CC2430芯片只需少量外圍部件配合就能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的收發(fā)功能。外圍電路使用一個(gè)非平衡天線,連接非平衡變壓器可使天線性能更好。電路中的非

7、平衡變壓器由電容Cl和電感L1、L2、L3以及一個(gè)PCB(印制板微波傳輸線組成,整個(gè)結(jié)構(gòu)滿足RF輸入/輸出匹配電阻(50Q的要求。內(nèi)部T/R交換電路完成LNA和PA 之間的交換。R1和R2為偏置電阻,Rl主要用來為32 MHz的晶振提供一個(gè)合適的工作電流。用1個(gè)32MHz 的石英諧振器(XTALl和2個(gè)電容(C2和C3構(gòu)成一個(gè)32MHz的晶振電路。用1個(gè)32.768kHz的石英諧振器(XTAl2和2個(gè)電容(C4和c5構(gòu)成一個(gè)32.768kHz的晶振電路。電壓調(diào)節(jié)器為所有要求1.8V電壓的引腳和內(nèi)部電源供電,電容C6和C7是去耦電容,用來為電源濾波,以提高芯片工作的穩(wěn)定性。圖l為CC2430溫度

8、檢測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。3軟件設(shè)計(jì)針對(duì)協(xié)議棧,網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件的執(zhí)行對(duì)MCU處理能力的要求,CC2430包含1個(gè)增強(qiáng)型工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8位8051微控制器內(nèi)核,運(yùn)行時(shí)鐘32MHz。由于更快的執(zhí)行時(shí)間和通過除去被浪費(fèi)掉的總線狀態(tài)的方式,使得使用標(biāo)準(zhǔn)8051指令集的CC2430增強(qiáng)型805l內(nèi)核,具有8倍的標(biāo)準(zhǔn)8051內(nèi)核的性能。CC2430包含1個(gè)模擬溫度傳感器和1個(gè)814位的模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC,要利用片內(nèi)模擬溫度傳感器采集溫度,可以根據(jù)需要精度設(shè)置輸出的數(shù)字量為8-14位,參考電壓可以設(shè)置為外部電壓也可以設(shè)置為內(nèi)部的1.25V,還要將ADC的輸入設(shè)置為片內(nèi)模擬溫度傳感中閉便囂飯表2008年第7期技術(shù)探討器,則

9、輸出的數(shù)字量就為對(duì)應(yīng)的溫度值的數(shù)字量,再利用式(1(參考電壓采用的是內(nèi)部1.25V電壓,bit為數(shù)字量輸出位數(shù),Output為輸出數(shù)字量轉(zhuǎn)換為溫度值。黑O“tp斫一743Temperature=坐±籌!一(1 4誤差補(bǔ)償處理CC2430片內(nèi)溫度傳感器檢測(cè)到的是芯片溫度,如用其測(cè)量外部環(huán)境溫度,將受到許多外界因素的影響。在相同環(huán)境下,每個(gè)模塊輸出的數(shù)字量是不相同的,要經(jīng)過誤差補(bǔ)償處理才可進(jìn)行應(yīng)用。CC2430溫度傳感器的誤差來源主要有以下3種:(1由內(nèi)部參考電壓波動(dòng)和溫度傳感器環(huán)境和個(gè)體工藝不同引起的誤差;(2由增益不同引起的增益誤差;(3工作時(shí)消耗功率不同所導(dǎo)致的不同自熱效應(yīng)引起的誤

10、差。以上3種誤差中,自熱效應(yīng)所引起的誤差是最主要誤差。影響自熱效應(yīng)的因素有:系統(tǒng)功耗、PCB板引腳封裝方式、通風(fēng)狀況等。其中,系統(tǒng)功耗是其主(下轉(zhuǎn)第45頁 41 萬方數(shù)據(jù)墨QL墮I!Q瞠一這種新的方式殼牌公司可達(dá)到如下目的:(1有效地節(jié)省安裝FF設(shè)備的成本,具體表現(xiàn)在無額外布線和無布線安裝費(fèi)用;(2在實(shí)驗(yàn)室與試驗(yàn)工廠問使用移動(dòng)工作站;(3在試驗(yàn)工廠使用新的H1網(wǎng)段。整個(gè)FF網(wǎng)絡(luò)的無線擴(kuò)展工作只花費(fèi)了1.5天!Berry Mulder,殼牌公司的課題經(jīng)理,對(duì)此給予評(píng)價(jià):“新的無線解決方案讓我非常滿意,安裝工作在極短時(shí)間內(nèi)得以完成,為將來的調(diào)整提供了高度的靈活性”。ABB與殼牌公司將會(huì)繼續(xù)在有線及

11、無線現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)領(lǐng)域的合作。下一步計(jì)劃包括安全需求分析以解決方案及安全措施的實(shí)施,例如防火墻的設(shè)置,目前采用的是最為領(lǐng)先的加密技術(shù),如wPA2-AES。參考文獻(xiàn)1ABB白皮書.3BDD015136一enWhitePaperWirel essFFHSEConnectionatShell,2007.作者簡(jiǎn)介:曾碩巍,博士,自動(dòng)化技術(shù)及解決方案專家,曾在位于瑞典的ABB過程自動(dòng)化部產(chǎn)品研發(fā)中心工作7年,并在此期間代表瑞典ABB在瑞典國(guó)家電工協(xié)會(huì)(SEK TK65和國(guó)際電工協(xié)會(huì)分委員會(huì)65B第7工作組(IEC SC65B/WG7出任專家。(上接第41頁要影響因素,所以減少模塊的功耗,盡量使其處于低功耗

12、狀態(tài),是減小自熱效應(yīng)誤差的最主要辦法。溫度傳感器測(cè)量的是器件的基材溫度。如果希望測(cè)量環(huán)境溫度,則必須考慮器件的自熱效應(yīng)。溫度增加值可以通過將器件的功率消耗乘以封裝的熱耗散常數(shù)(通常稱為e,。來計(jì)算。其公式為:T_0,。xP(其中:T為溫度值,P為功率,P=u×I由于熱耗散常數(shù)是在密閉情況下測(cè)到的,公式計(jì)算結(jié)果應(yīng)略高于實(shí)際結(jié)果。在計(jì)算中應(yīng)考慮芯片的實(shí)際通風(fēng)情況。應(yīng)注意由于工作時(shí)間的增長(zhǎng),自熱效應(yīng)引起的誤差會(huì)因累積而增大,所以對(duì)于熱耗散常數(shù)和功率的誤差分析應(yīng)視個(gè)體情況而定。系統(tǒng)在不同的工作方式下有不同的功率,所以應(yīng)考慮其具體功率?？稍谀K剛上電啟動(dòng)時(shí),讓其在低頻率下先測(cè)量一次溫度值,此溫

13、度值略等于環(huán)境溫度,然后在模塊連續(xù)工作10min后再測(cè)量一次溫度值,兩者溫度之差便可認(rèn)為是自熱產(chǎn)生的溫度增值。這種方法要求系統(tǒng)在初上電時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定,同時(shí)忽略了在10min時(shí)間內(nèi)的環(huán)境溫度變化。所以對(duì)于初上電運(yùn)行不穩(wěn)定和環(huán)境溫度突變的系統(tǒng)是不適用的。式(1中743是數(shù)據(jù)手冊(cè)給出的0*C時(shí)的輸出電壓(743mV,但并不是每個(gè)模塊在檢測(cè)到0時(shí)的輸出電壓都是743mV,這就需要進(jìn)行誤差補(bǔ)償。Offsetmv=Measured Voltage at25*Cmv-(Temp.Coeffmv/*C】XTemp】中周俄霹便是200821I第7期+Output Voltage at0*C【mV】補(bǔ)償公式是以在25

14、時(shí)檢測(cè)溫度為例(Temp =25,由數(shù)據(jù)手冊(cè)可知Temp.Coeff=2.45,Output Voltage at O=743,計(jì)算可得Offset值。最后的實(shí)際溫度可由式(2計(jì)算得出。品0雎tp甜一(743+Offs叫Temperat“re=坐蘭r手=二型(2 5結(jié)束語Chipcon公司生產(chǎn)的CC24XX系列芯片結(jié)合了市場(chǎng)領(lǐng)先的Z.StackTM ZigBeeTM協(xié)議軟件和其他Chipcon公司的軟件工具,為開發(fā)出無接口、緊湊、高性能和可靠的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品提供了便利。CC2430的特性已超越了IEEE802.15.4的規(guī)范,在選擇性和靈敏度上具有優(yōu)異的性能,使得在2.4GHz ISM波段上的不

15、同設(shè)備更好的共存,且在長(zhǎng)距離范圍內(nèi)也可提供可靠的通信。本文設(shè)計(jì)的溫度檢測(cè)系統(tǒng),設(shè)備簡(jiǎn)單、功耗低、傳輸無線化,可用在諸如溫室、倉庫、煤礦等場(chǎng)合。參考文獻(xiàn)作者簡(jiǎn)介:劉渝燦,碩士研究生,研究方向?yàn)楣I(yè)無線通信。 45萬方數(shù)據(jù) 基于CC2430片內(nèi)溫度傳感器溫度檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作者:劉渝燦作者單位:重慶郵電大學(xué)重慶市網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)與智能儀器儀表重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,重慶,400065刊名:中國(guó)儀器儀表英文刊名:CHINA INSTRUMENTATION年,卷(期:2008,(7引用次數(shù):0次參考文獻(xiàn)(2條1.SmartRF CC2430 Preliminary(rev.1.01 2005相似文獻(xiàn)(8條1.期刊論文孟

16、慶斌.潘勇.Meng Qingbin.Pan Yong基于CC2430的分布式無線溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)-電子測(cè)量技術(shù)2009,32(5介紹了基于CC2430 IEEE 802.15.4/ZigBee片上解決方案、C語言和DS18820數(shù)字溫度傳感器的分布式無線溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試.本設(shè)計(jì)針對(duì)有線溫度測(cè)量系統(tǒng)布線帶來的諸多不便,將ZigBee低功耗無線傳輸技術(shù)應(yīng)用到分布式溫度測(cè)量,實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)分布式溫度測(cè)量并有效收集測(cè)量數(shù)據(jù).分布式無線溫度測(cè)量系統(tǒng)可以方便的布設(shè)到已建設(shè)完成或正在建設(shè)之中的應(yīng)用場(chǎng)所,易于使用和維護(hù).無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由分布在各個(gè)區(qū)域的自組織節(jié)點(diǎn)設(shè)備的無線網(wǎng)絡(luò)。這些節(jié)

17、點(diǎn)設(shè)備通過自身的傳感器來監(jiān)測(cè)周圍的物理或者環(huán)境狀況,比如溫度、聲音、壓力、震動(dòng)等,通過匯總和分析這些信息做出決策。無線傳感網(wǎng)絡(luò)最初應(yīng)用在軍事領(lǐng)域,用以戰(zhàn)地的一些監(jiān)測(cè)。近年來,無線傳感網(wǎng)絡(luò)越來越多的應(yīng)用在民用工程上,包括環(huán)境監(jiān)測(cè),家庭自動(dòng)化,交通控制等領(lǐng)域。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的越來越廣泛,它成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的節(jié)點(diǎn)組成的,節(jié)點(diǎn)在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中具有路由和感知的功能。通常無線傳感網(wǎng)絡(luò)由大量的低成本、資源受限的傳感器節(jié)點(diǎn)組成,用來部署在復(fù)雜的環(huán)境中,節(jié)點(diǎn)往往通過電池來供電。因此,在無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),低功耗是一個(gè)具有挑戰(zhàn)的新問題。傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量眾多,分布區(qū)

18、域廣泛,甚至有時(shí)是處在難以接近的環(huán)境中,通過手動(dòng)來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)上軟件的更新和故障修復(fù)的難度很大,因此,需要節(jié)點(diǎn)具有通過無線網(wǎng)絡(luò)更新的能力。 針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn),一項(xiàng)新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)ZigBee技術(shù)在2002年被提出并不斷被更新和完善,并獲得了廣泛的支持。ZigBee技術(shù)作為一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),主要用于近距離無線連接。它有自己的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信,這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器,所以其通信效率非常高。 本文首先介紹了ZigBee技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、ZigBee技

19、術(shù)規(guī)范及ZigBee芯片CC2430的特點(diǎn)。其次具體論述了采用CC2430完成分布式溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,討論了無線網(wǎng)絡(luò)的功耗管理方法、無線網(wǎng)絡(luò)的配置、利用片內(nèi)溫度傳感器檢測(cè)環(huán)境溫度、從節(jié)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)的發(fā)送、主節(jié)點(diǎn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的接收及上傳給上位機(jī)顯示等內(nèi)容。3.期刊論文王漢忠.WANG Han-zhong ZigBee的節(jié)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)傳輸軟件研究-襄樊學(xué)院學(xué)報(bào)2008,29(8針對(duì)ZigBee技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、規(guī)范及ZigBee芯片CC2430的特點(diǎn),提出了使用CC2430完成分布式溫度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,包括無線網(wǎng)絡(luò)的配置、利用芯片內(nèi)部溫度傳感器檢測(cè)環(huán)境溫度、從節(jié)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)的發(fā)送、主節(jié)點(diǎn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)

20、的接收及上傳給上位機(jī)顯示等內(nèi)容. 實(shí)驗(yàn)表明,基于ZigBee協(xié)議的CC2430開發(fā)平臺(tái)的節(jié)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)傳輸方案有較高可行性,易于實(shí)現(xiàn).4.期刊論文李帥.尤著宏.孔令成.劉曉.張志華.江凱.LI Shuai.YOU Zhu-hong.KONG Ling-cheng.LIU Xiao.ZHANG Zhi-hua.JIANG Kai青藏鐵路凍土監(jiān)測(cè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)-自動(dòng)化與儀表2008,23(8溫度是生產(chǎn)過程和科學(xué)試驗(yàn)中普遍且重要的物理參數(shù)。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,為了提高生產(chǎn)效率,必須對(duì)生產(chǎn)過程中的主要參數(shù),如溫度、濕度、流量、速度等進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。其中溫度監(jiān)控在生產(chǎn)過程中占有相當(dāng)大的比例,準(zhǔn)確地測(cè)量和

21、有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要條件。盡管隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展,溫度測(cè)量方法在不斷改進(jìn),測(cè)量精度在不斷提高,但目前的溫度監(jiān)控系統(tǒng)仍然存在很多不足,越來越難以滿足工業(yè)生產(chǎn)與科學(xué)研究的需要。 在分析研究了當(dāng)前國(guó)內(nèi)、外溫度監(jiān)控研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)在最為熱門的嵌入式系統(tǒng)、ARM處理器、常用溫度傳感器、Zigbee無線組網(wǎng)技術(shù),我們開發(fā)了基于ARM9的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。采用以ARM9為內(nèi)核的三星公司16/32位ARM處理器S3C2410作為微控制單元,無線采集選用基于TI公司CC2430芯片的無線數(shù)傳模塊,8路有線采集通道,可任意配置各類型溫度傳感器。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了溫度(或濕度采集,

22、并通過有線或無線的方式將采集到的溫度(或濕度數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控主機(jī),監(jiān)控主機(jī)上具有存儲(chǔ)、處理、顯示設(shè)備,將接收到的數(shù)據(jù)以用戶的設(shè)定要求顯示出來。該系統(tǒng)具有體積小、靈活度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn),可投放于惡劣的工業(yè)環(huán)境中,完成重要溫度數(shù)據(jù)的采集。此外,本系統(tǒng)的開發(fā)也為其它環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)提供了借鑒。數(shù)據(jù)采集模塊作為整個(gè)系統(tǒng)信息獲取、采集及傳輸?shù)脑搭^,占有極其重要的地位。本論文從系統(tǒng)方案的論證入手,重點(diǎn)介紹了數(shù)據(jù)采集模塊的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)采集模塊可支持8路模擬信號(hào)輸入,傳感器類型包括了熱電阻、熱電偶、PN結(jié)、電壓型傳感器、電流型傳感器。該模塊主要完成數(shù)據(jù)的采集、信號(hào)處理、A/D轉(zhuǎn)換、線性化處理、數(shù)據(jù)傳送

23、等任務(wù)。軟件設(shè)計(jì)上采用查表法和線性插值相結(jié)合的數(shù)值處理方法,輔以數(shù)字濾波和自校正處理,以期達(dá)到理想的測(cè)量結(jié)果。最后,通過與其它系統(tǒng)模塊進(jìn)行聯(lián)調(diào),完成了整個(gè)系統(tǒng)的功能要求。 關(guān)鍵詞:ARM9,溫度監(jiān)測(cè),數(shù)據(jù)采集,PT100,熱電偶6.期刊論文李彬.李業(yè)德.程海濤.LI Bin.LI Ye-de.CHENG Hai-tao低功耗無線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)-山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版2009,23(2針對(duì)目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)功耗、成本以及無線網(wǎng)絡(luò)的要求,設(shè)計(jì)了一款低功耗無線測(cè)溫系統(tǒng).以CC2430單片機(jī)為無線傳輸模塊,選用DS18B20作為溫度采集節(jié)點(diǎn)的溫度傳感器,在軟件上對(duì)ZigBee協(xié)議棧進(jìn)行了配置,構(gòu)成了

24、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低的星型網(wǎng)絡(luò),完成了網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)間的通信.該系統(tǒng)具有功耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通信效率高、抗干擾性強(qiáng)、穩(wěn)定性好的特點(diǎn),可廣泛應(yīng)用于環(huán)境比較復(fù)雜的檢測(cè)場(chǎng)所和自動(dòng)控制領(lǐng)域.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量微型無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)智能系統(tǒng),集成了傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信、分布式信息處理技術(shù)等,在軍事、空間探索、醫(yī)療等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。ZigBee技術(shù)是一種短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線通信技術(shù),其特點(diǎn)表明了它很適合用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。本文在研究了ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)系統(tǒng)。論文的主要工作包括:

25、首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)及特點(diǎn),比較了ZigBee技術(shù)與其它短距離無線技術(shù)各自的特點(diǎn),并且指出了ZigBee技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域及研究現(xiàn)狀。 其次研究了適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的IEEE 802.15.4/ZigBee的協(xié)議架構(gòu),主要包括IEEE 802.15.4PHY層和MAC層結(jié)構(gòu)、功能及主要特點(diǎn):以及ZigBee網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的基本結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)體及其功能。在研究IEEE 802.15.4 MAC協(xié)議的通信原語以及基于通信原語的組網(wǎng)算法的基礎(chǔ)上,分析了IEEE802.15.4 MAC協(xié)議和ZigBee網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,可以完成建立新網(wǎng)絡(luò)、加入網(wǎng)絡(luò)、離開網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)維護(hù)功能以及數(shù)據(jù)的發(fā)送接收、路由選

26、擇和廣播通信等功能。 接著介紹了一種基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。給出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案,主要包括射頻SoC芯片CC2430的介紹、PCB板的設(shè)計(jì)及單極天線的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。還給出了用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)開發(fā)所要用的評(píng)估板、開發(fā)板以及仿真器的硬件設(shè)計(jì),主要包括USB控制器模塊、電源管理模塊、UART模塊、控制輸入模塊、顯示輸出模塊、語音擴(kuò)展模塊、傳感器模塊、外部存儲(chǔ)器模塊和擴(kuò)展IO接口模塊等的設(shè)計(jì)。 隨后介紹了基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)技術(shù)。介紹了ZigBee軟件編程集成開發(fā)平臺(tái),在ZigBee協(xié)議棧Z-Stack的基礎(chǔ)上進(jìn)行了相關(guān)的軟件設(shè)計(jì),包括操作系統(tǒng)的完善、硬件驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)配置、實(shí)例程序解析和無線溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建等軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 最后介紹了一些開發(fā)工具和系統(tǒng)測(cè)試。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN, Wireless Sensor Netwo