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1、（1）要求能够实现3点的温度采集，以无线方式发送给上位机显示。（2）温度范围为0100,温度测量精度精确到整数个位.（3）处理器可采用CC2530.论文主要内容为：封面、首页、摘要和关键词、目录、引言、正文、结论、致谢、参考文献、附录等。摘要多路无线温度采集系统可被广泛应用于温度测量或相应的可转换为温度量或供电故障监控的工业、农业、环保、服务业、安全监控等工程中,例如:城市路灯故障检测和供电线路防盗监视、城市居民小区供热检测、大型仓库温度检测、工业生产测控、农业生产温度测控、环保工程、故障监控工程等.考虑到许多工业环境中对多点温度进行监控，一般需要测量几十个点以上.此次设计多路无线温度监控系统

2、，能够实现三点的无线温度采集.针对传统温度采集系统存在的便携性差、准确率低、测温电路复杂等问题，此次提出了基于CC2530的无线温度采集系统设计方案。方案选用ADT7301芯片作为温度采集模块,选用CC2530作为主控芯片实现模块控制、无线数据传输的功能。多个温度传感节点通过单总线与单片机相连形成分布式系统.控制器通过温度传感器实时检测各节点的温度变化，并在液晶显示屏上循环显示各节点温度的变化。通过串口将检测到的温度信息回馈到上位机（PC机），从而远程实现对整个系统的检测.关键字:多节点无限温度传感器系统 cc2530 温湿度的采集 1。1无线温度采集的原理.。.。.。.。.52无线温度传感器

3、的介绍。.。.6 1.3无线温度采集类型。.。.。7 2。1步骤。.9 2.2系统程序流程图.。.10 3.1温度数据采集原理。12 3.2实验中所用芯片SHT10.。 4.1无线温度采集系统硬件.。15 4。2无线温度采集系统软件.。17五、无线温度采集原理图.。23 5.1器件选型.。.23 5。2主要器件参数规格说明.。24 5.3CC2530特性.。25七、系统控制程序。.。.27结论.。.30致谢。.31参考文献.。32引言随着社会的进步和生产的需要,利用无线通信进行温度数据采集的方式已经渗透到社会生活生产的每一个角落,温度测量的准确度在影响生产效益的同时也在逐步得到社会的重视。本次

4、系统的控芯片以CC2530为主体,实际应用中需要我们测量范围可达0100，要求实现在单片机的控制下采集数据信息，经过放大滤波等一系列处理后由无线收发芯片发送至上位机，并在上位机中的单片机的控制下接收数据信号。在环境温度监测过程中，往往存在局部温度差异的现象，采用单点温度采集的方式不能准确反映一个温度场的实际状况，因此采用多点温度采集的方式来解决这一问题。这次设计为三点,由于测温点的分布较为分散，采用信号线传输温度信号的方式成本较高,布线困难,且更改采温点比较麻烦，所以此次采用无线温度采集。我们的工作及生活在无形的改变着，变得更精致更高效更美丽。而这无形中进行着的神奇改变的关键莫过于高端的技术物

5、联网智能,还有无线传感器的应用。一、无线温度采集系统1。1无线温度采集的原理:无线温度采集的原理如下:温度传感器将被测点的温度采集后输出的模拟信号逐步送往信号放大电路、低通滤波器以及A/D转换器（即信号调理电路），然后在单片机的控制下将A/D转换器输出的数字信号传送到无线收发芯片中,并通过芯片的调制处理后由芯片内部的天线发送到上位机，在上位机模块中，发送来的数据由单片机控制的无线收发芯片接收并解调,最后通过接口芯片发送到PC机中进行显示和处理. 温湿度探头直接使用IIC接口进行控制，本此设计将使用CC2530 读取温湿度传感器SHT10的温度和湿度数据,并将采样到的数据转换然后再LCD显示.其

6、中对温湿度的读取是利用CC2530的I/O（P1。0和P1。1）模拟一个类IIC得过程。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上,与 14 位的 A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接. 2无线温度传感器的介绍： 无线温度传感器应是集成传感、无线通信、低功耗等技术的无线传感网络产品。无线温度传感器应以电池供电,在工程实施中避免了大工作量的通讯线缆、管线、供电线路的铺设，用户也可根据现场实际使用情况，方便的调整安装的位置.无线传感器可配置温湿度传感元件、温度传感元件、压力传感元件、气体传感元件,以及流量、位移、开关量、雨量、风速风向等等各种传感器.

7、无线温度传感器应用于供水管网、供气管网、供油管网、环境、医疗卫生、制造业、化工、能源、气象、仓储、冷藏、冰柜、恒温恒湿生产车间、办工场所等等领域。在工业、电力行业中，电气设备的正常运行保证了社会的正常运作以及人民的正常生活,因此设备的可靠性至关重要。众多企业提倡对设备进行预防性维护,而温度是预防性维护中最重要的监控参数,温度的过高或过低均意味着故障产生的可能性。实现温度在线监测是保证高压设备安全运行的重要手段.高温过热直接导致电气材料的的机械强度、物理性能下降，接触电阻值增加，持续通流状态下将会加速设备连接点氧化，氧化结果又促使接触电阻值继续增加，发热加剧，温度持续上升，导致高温过热。而高温过

8、热问题又是一个不断发展的过程,如果不加以控制，过热程度会不断加剧，每次温度变化所增加的接触电阻值，将会使下一次循环的热量增加，所增加的温度又使接头的工作状况进一步变坏，因而形成恶性循环，严重影响电气设备的使用寿命.传统的温度测量方式周期长、施工复杂，效率低,不便于管理，发生故障时要耗费大量的人力物理排查和重新铺设线缆。而在特定场合下监测点分散、环境封闭或有高电压，很多测温方式无法实现测量工作.无线温度监测预警系统（NT1000）是集先进传感技术、数字识别技术、无线通信技术、低功耗技术、抗干扰技术以及自动化控制技术为一体的高新技术产品，由无线温度显示仪、无线温度传感器、后台管理系统组成。可对多种

9、恶劣环境条件下的设备温度变化情况实现现场、远程同时在线监测预警，方便维护人员全面及时掌握设备运行状况.具体应用在电气设备的各种触点、连接点，如：母线接头、电缆接头、室外刀闸开关触点、变压器及电动机引线接头等测点.系统可以以电子地图的形式显示整个温度场的分布,可清晰发现温度异常点，判定故障隐患.提前采取措施,避免事故的发生。系统主要由无线温度传感器、测温通信终端（温度显示仪）、温度检测预警工作站三部分组成。无线温度传感器:由控制单元、无线数据传输和温度测量三部分组成。测温后，将温度数据通过无线方式传递给测温通讯终端.主要安装在易发热的电缆连接、变压器与开关的表面.每个无线温度传感器具有唯一的ID

10、编号，实际安装使用时记录每个传感器的安装地点，并与编号一起录入温度检测工作站计算机数据库中.传感器每隔一定时间（可以事先设定）自动发射一次监测点的温度数据,发现温度异常立即报警，可不受发送周期限制。1.3无线温度采集类型：温度测量方法有接触式测温和非接触式测温两大类。这次我设计的是无线，即非接触式的。非接触测温时，温度敏感元件不与被测对象接触，而是通过辐射能量进行热交换，由辐射能的大小来推算被测物体的温度.目前常用的非接触式测温仪表有：1） 辐射式温度计。其测量原理是基于普朗克定理，如光电高温计、辐射传感器、比色温度计。2） 光纤式温度计。它是利用光纤的温度特性来实现温度的测量，或者仅仅是光纤

11、作为传光的介质.如光纤温度传感器、光纤辐射温度计。而此次设计的为无线温度采集系统设计，即以cc2530为中心的系统包括程序.二、无线温度采集系统分析与步骤嵌入式温湿度采集系统是一种基于CC2530和数字温湿度传感器SHT10的温湿度采集系统.实现温湿度数据采集的硬件部分主要包括:无线传感基本结构、无线传感实现原理、本设计所使用的实验箱以及软件支持、常见的无线传感模块以及实现基于CC2530的温湿度采集系统节点模块设计。2。1步骤：1、给智能主板供电（USB 外接电源或 2 节干电池）；2、将一个无线节点模块插入到带 LCD 的智能主板的相应位置；3、将温湿度及光电传感器模块插入到智能主板的传感

12、及控制扩展口位置；4、将 CC2530 仿真器的一端通过 USB 线（A 型转 B 型）连接到 PC 机，另一端通过 10Pin下载线连接到智能主板的 CC2530 JTAG 口（J203）；5、将智能主板上电源开关拨至开位置。按下仿真器上的按钮,仿真器上的指示灯为绿色时，表示连接成功；6、观察 LCD 上温度、湿度和光照强度的变化;7、用一个物体挡住光照传感器的光线，观察 LCD 上光照强度数据的变化；8、向温湿度传感器吹一口气体，观察 LCD的温度显示.2.2系统程序流程图图2.1 系统程序流程图三、温度数据采集 3。1温度数据采集原理：温湿度探头直接使用IIC接口进行控制。其电路原理图如

13、下所示:图3.1电路原理图 本次设计将使用CC2530 读取温湿度传感器SHT10的温度和湿度数据，并将采样到的数据转换然后再LCD显示。其中对温湿度的读取是利用CC2530的I/O（P1。0和P1.1）模拟一个类IIC得过程。3.2实验中所用芯片SHT10：SHT10 是一款高度集成的温湿度传感器芯片， 提供全标定的数字输出。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与 14 位的 A/D 转换器以及串行接口电路实现无缝连接。SHT10 引脚特性如下： VDD,GND SHT10 的供电电压为 2.45.5V。传感器上电后，要等待 11ms 以越过

14、“休眠”状态。在此期间无需发送任何指令.电源引脚（VDD,GND）之间可增加一个 100nF 的电容，用以去耦滤波。 SCK 用于微处理器与 SHT10 之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小 SCK 频率. 3. DATA 三态门用于数据的读取。DATA 在 SCK 时钟下降沿之后改变状态，并仅在 SCK 时钟上升沿有效。数据传输期间，在 SCK 时钟高电平时,DATA 必须保持稳定。为避免信号冲突，微处理器应驱动 DATA 在低电平.需要一个外部的上拉电阻（例如：10k）将信号提拉至高电平。上拉电阻通常已包含在微处理器的 I/O 电路中。（1）向 SHT10 发送命令：

15、 用一组“ 启动传输”时序，来表示数据传输的初始化.它包括:当 SCK 时钟高电平时DATA 翻转为低电平，紧接着 SCK 变为低电平,随后是在 SCK 时钟高电平时 DATA 翻转为高电平。后续命令包含三个地址位（目前只支持“000”，和五个命令位。SHT10 会以下述方）式表示已正确地接收到指令：在第 8 个 SCK 时钟的下降沿之后，将 DATA 拉为低电平（ACK位）。在第 9 个 SCK 时钟的下降沿之后，释放 DATA（恢复高电平）。（2）测量时序（RH 和 T）： 发布一组测量命令（00000101表示相对湿度 RH,00000011表示温度 T）后，控制器要等待测量结束。这个过

16、程需要大约 11/55/210ms,分别对应 8/12/14bit 测量.确切的时间随内部晶振速度,最多有15%变化。SHTxx 通过下拉 DATA 至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发 SCK 时钟前,必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。接着传输 2 个字节的测量数据和 1 个字节的 CRC 奇偶校验。 需要通过下拉 DATA 为低电平，uC以确认每个字节.所有的数据从 MSB 开始，右值有效（例如：对于 12bit 数据,从第 5 个SCK 时钟起算作 MSB； 而对于 8bit 数据， 首字节

17、则无意义）。用 CRC 数据的确认位,表明通讯结束。如果不使用 CRC-8 校验,控制器可以在测量值 LSB 后，通过保持确认位 ack 高电平， 来中止通讯。在测量和通讯结束后,SHTxx 自动转入休眠模式。（3）通讯复位时序：如果与 SHTxx 通讯中断,下列信号时序可以复位串口:当 DATA 保持高电平时,触发SCK 时钟 9 次或更多。在下一次指令前，发送一个“传输启动时序。这些时序只复位串口，状态寄存器内容仍然保留。四、无线温度采集组成本设计是基于CC2530的温湿度数据采集系统设计.因此，其重点是温湿度数据采集设计的实现，主要可分为二大部分，一是实现无线传感的硬件模块；二是实现无线

18、传感的软件支持，软件支持就是程序编程.实现温湿度数据采集的硬件部分主要包括：无线传感基本结构、无线传感实现原理、CC2530的温湿度采集系统节点模块设计.4。1无线温度采集系统硬件:嵌入式温湿度采集系统设计的硬件部分可以大体有无线传感基本结构、无线传感实现原理、以及软件支持、常见的无线传感模块以及实现基于CC2530的温湿度采集系统节点模块设计等组成.无线传感器网络在设计目标方面是以数据为中心的，在无线传感器网络中，因为节点通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中，所以除了少数节点需要移动以外,大部分节点都是静止不动的。在被监测区域内，节点任意散落，节点除了需要完成感测特定的对象以外,还

19、需要进行简单的计算，维持互相之间的网络连接等功能。并且由于能源的无法替代以及低功耗的多跳通信模式节，设计无线传感节点时，有效的延长网络的生命周期以及节点的低功耗成为无线传感器网络研究的核心问题。无线传感网络的建立是基于传感器加无线传输模块的，传感器采集的数据，简单处理后经过无线传输模块传到服务器或应用终端。目标、观测节点、传感节点和感知视场是无线传感器网络所包括的4个基本实体对象。大量传感节点随机部署，单个节点经过初始的通信和协商，通过自组织方式自行配置，形成一个传输信息的单跳链接或一系列无线网络节点组成的网络,协同形成对目标的感知。传感节点检测的目标信号经过传感器本地简单处理后通过单播或广播

20、以多跳的方式通过邻近传感节点传输到观测节点。用户和远程任务管理单元则能够通过卫星通信网络或Internet等外部网络，与观测节点进行数据信息的交互。观测节点向网络发布查询请求和控制指令,接收传感节点返回的目标信息。4.1.1无线传感器节点模型：图4.1无线传感器节点模型4.2无线温度采集系统软件：实现温度数据采集的软件部分主要有zibee技术概述、Zigbee协议栈整体架构、Zigbee协议栈网络层、AODV路由协议等几部分组成。而Zigbee协议栈网络层主要包括: 网络层概述、网络层所实现功能、网络层中常用路由协议。AODV路由协议主要包括:协议概述、协议的基本原理、AODV路由协议消息控制

21、帧.4.2.1 ZIGBEE技术概述 Zigbee技术的使用与发展很大程度上弥补了无线通信市场上低功耗、低成本、低速率的空缺.同时随着Zigbee技术的深入发展和应用,越来越多的注意力和研究力量将会转到应用的设计、实现互联互通测试和市场的推广等方面。Zigbee技术的关键点是发展一种易布建、低成本、低功耗的无线网络。Zigbee技术的应用前景非常好。Zigbee在未来的几年里将在工业无线定位、工业控制、消费电子、汽车自动化、家庭网络、楼宇自动化、医用设备控制等多个控制领域具有广泛的应用,特别是工业控制和家庭自动化，将会成为今后Zigbee芯片的主要应用领域。通常符合以下条件之一的应用，都可以考

22、虑采用Zigbee技术:（1）网点多：需要数据采集或监控的网点多。（2）低传输量:要求传输的数据量不大且要求数据成本低。（3）可靠性高：要求数据传输可靠性、全性高。（4）体积小：设备体积很小，体积较大的充电电池或者电源模块不便放置。（5）电池供电。（6）覆盖量大：所需检测点监测点多，地形复杂，需要较大的网络覆盖面积。（7）现有移动网络的覆盖盲区。（8）遥测、遥控系统:使用现存移动网络进行的低数据量传输。（9）局部区域移动目标的定位系统：使用GPS效果差、成本高的。Zigbee无线传感网络主要应用在压力过程控制数据采集、流量过程控制数据采集、温度湿度监控、楼宇自动化、工业控制、数据中心、社区安防

23、、设备监控、环境数据监控、制冷监控、仓库货物监控等方面。适用于蔬菜大棚温度、湿度和土壤酸碱度监控，钢铁冶炼温度控制，煤气抄表等各个领域。这种网络主要用于无线系统中短距离的连接,提供传感器网络接入，能够满足各种传感器的数据输出和输入控制的命令和信息的需求，实现系统网络化、无线化。Zigbee技术是一种应用于各种电子设备之间的无线通信技术，这种通信组网是基于中短距离范围内、低传输速率下的.根据Zigbee技术的本质，它具有下列特性：低功耗、高度扩展性、可靠性高等。2 ZIGBEE协议栈 Zigbee协议栈由一组子层组成,每一层为其上层提供一定的特定服务：一个数据实体提供数据传输服务，一个管理实体提

24、供管理、维护等服务.每个服务实体通过一个服务接入点（SAP）为其上层提供服务接口，并且每个服务接入点（SAP）提供了一系列的基本服务指令来实现相应的功能.Zigbee协议栈中包括应以下各个子层：（1）APP（Application Programming）：应用层目录，这是用户创建各种不同工程的区域，在这个目录中包含了应用层的内容和这个项目的主要内容,在协议栈里面一般是以操作系统的任务实现的。（2）HAL（Hardware （H/W） Abstraction Layer）：硬件层目录，包含有与硬件相关的配置和驱动及操作函数。ZigBee硬件层通过射频固件和射频硬件提供了一个从MAC层以硬件层无

25、线信道的接口。在硬件层中，包含一个硬件层管理实体（PLME），该实体通过调用硬件层的管理功能函数,为硬件层管理服务提供其接口，同时，还负责维护由硬件层所管理的目标数据库,该数据库包含有硬件层个域网络的基本信息。（3）MAC：介质接入控制子层，包含了MAC 层的参数配置文件及其MAC 的LIB 库的函数接口文件。实现的功能有：1、能产生网络信标。2、支持PAN的连接和断开连接。3、同信标保持同步。4、在对等的MAC实体之间提供一个可靠的通信链路。5、处理和维护GTS机制。6、信道接入采用CSMA-CA接入机制。7、支持设备的安全性。介质访问控制层（MAC）帧被称为MAC协议数据单元（MPDU），

26、其长度不超过127个字节。它具有四种不同的帧形式,即信标帧、数据帧、确认帧和命令帧。（4）MT（Monitor Test）：实现通过串口可控各层，与各层进行直接交互。（5）NWK（ZigBee Network Layer）:网络层目录,含网络层配置参数文件及网络层库的函数接口文件,APS 层库的函数接口。（6）OSAL（Operating System （OS） Abstraction Layer）:协议栈的操作系统。（7）Profile：AF（Application work） 层目录,包含AF 层处理函数文件。（8）Security:安全层目录，安全层处理函数，比如加密函数等. （9）Se

27、rvices：地址处理函数目录，包括着地址模式的定义及地址处理函数。（10）0Tools：工程配置目录，包括空间划分及ZStack 相关配置信息。 （11）ZDO（ZigBee Device Objects）:ZDO 目录. （12）ZMac： MAC 层目录，包括MAC 层参数配置及MAC 层LIB 库函数回调处理函数。（13）ZMain：主函数目录，包括入口函数及硬件配置文件. （14）Output：输出文件目录，这个EW8051 IDE 自动生成的。3 ZIGBEE协议栈网络层 ZigBee网络层必须提供一定的功能,其主要是提供一些必要的函数，以保证IEEE 802.15.4-2003Z

28、igBee协议栈的MAC层能够正确操作，正常工作，并且为应用层提供一个合适的服务接口。为了和应用层通信，必须向其提供接口，网络层的概念包括了两个必要的功能服务实体。它们分别为数据服务实体（NLDE）和管理服务实体（NLME）。网络层数据实体（NLDE）通过网络层相关的数据库服务接入点（NLDESAP）提供数据传输服务，网络层管理实体（NLME）通过网络层相关的管理库服务接入点（NLMESAP）提供网络管理服务，网络层管理实体利用网络层数据实体来获得一些网络管理任务，并完成一些网络的管理工作.并且，网络层管理实体还维护一个管理对象的数据库，叫做网络信息库（NIB）,网络层管理实体完成对网络信息库（NIB）的维护和管理。4AODV路由协议 AODV自组织按需请求型距离向量路由协议（Ad Hoc On Demand Distance Vector,简称AODV），AODV采用的是逐跳转发分组方式，在每个节点之间保存了路由请求和路由回答的结果，因此路由的头部不需要携带完整的路由信息,从而提高了协议的效率.算法旨在多个移动节点中建立和维护一个自启动的,动态的，多跳路