无线传感网技术与应用报告.docx
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无线传感网技术与应用报告
重庆航天职业技术学院
实训报告
教师：
课程：
无线传感网技术及应用学号：
姓名：
班级：
物联网
日期：
2016/6/16
1/17
评阅页
课程设计题目:
温度采集DS18B20同组成员：
学生自评：
设计方案由讨论组完成，大家一起做硬件DS18B20温度显示，再由大家分工把报告完成。
指导教师评语:
成绩：
指导老师签名：
2016年06月24
2/17
前言
ZigBee简介ZigBee技术是一种近距离、低功耗、低速率、低成本的无线通信技术，兼具经济、可靠、易于部署等优势，已成为无线传感器网络中最具潜力和研究价值的技术，在工业控制、环境监测、智能家居、医疗护理、安全预警、目标追踪等应用场合已展现出广阔的市场前景。
本设计利用TI公司CC2530单片机，采用DS18B20数字温度传感器，完成温度采集并通过液晶显示器显示测量温度值，测温电路简单，适合于-50~150摄氏度温度的测量。
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一、设计题目1
二、硬件设计方案1
2.1CC2530芯片简介：
1
2.2芯片概述2
三、CC2530模块说明2
3.1CPU和内存2
3.2中断控制器2
3.3外设3
3.4调试接口3
3.5无线设备3
四、DS18B204
4.1DS18B20工作原理4
4.2DS18B20的主要特性5
五、软件设计方案5
5.1程序流程图5
5.2所需用到的部分C语言程序7
5.3实验过程及结果12
六、总结13
七、参考文献13
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一、设计题目
本次的设计题目要求是基于DS18B20的温度采集显示系统，
该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块等。
其中温度采集
模块所选用的是DS18B20数字温度传感器进行温度采集，温度显
示模块用液晶显示屏显示。
二、硬件设计方案
2.1CC2530芯片简介：
CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增
强型8051CPU，系统内可编程闪存，8-KBRAM和许多其它强大
的功能。
CC2530有四种不同的闪存版本：
CC2530F32/64/128/256，
分别具有32/64/128/256KB的闪存。
CC2530具有不同的运行模
式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。
运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。
其引脚如图1.1所示。
图2.1CC2530芯片
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2.2芯片概述
如图1.2所示是CC2530的方框图，图中模块大致可以分为三类：
CPU和内存相关的模块；外设、时钟和电源管理相关的模块，以及无线电相关的模块。
图2.2CC2530的方框图
三、CC2530模块说明
3.1CPU和内存
CC253x芯片系列中使用的8051CPU内核是一个单周期的
8051兼容内核。
它有三种不同的内存访问总线（SFR，DATA和
CODE/XDATA），单周期访问SFR，DATA和主SRAM。
它还包括一个
调试接口和一个18输入扩展中断单元。
3.2中断控制器
2/17
总共提供了18个中断源，分为六个中断组，每个与四个中
断优先级之一相关。
当设备从活动模式回到空闲模式，任一中断
服务请求就被激发。
一些中断还可以从睡眠模式（供电模式1-3）
唤醒设备。
3.3外设
CC2530包括许多不同的外设，允许应用程序设计者开发先
进的应用。
3.4调试接口
执行一个专有的两线串行接口，用于内电路调试。
通过这个
调试接口，可以执行整个闪存存储器的擦除、控制使能哪个振荡
器、停止和开始执行用户程序、执行8051内核提供的指令、设
置代码断点，以及内核中全部指令的单步调试。
使用这些技术，
可以很好地执行内电路的调试和外部闪存的编程。
设备含有闪存存储器以存储程序代码。
闪存存储器可通过用
户软件和调试接口编程。
闪存控制器处理写入和擦除嵌入式闪存
存储器。
闪存控制器允许页面擦除和4字节编程。
3.5无线设备
CC2530具有一个IEEE802.15.4兼容无线收发器。
RF内核
控制模拟无线模块。
另外，它提供了MCU和无线设备之间的一个
接口，这使得可以发出命令，读取状态，自动操作和确定无线设
备事件的顺序。
无线设备还包括一个数据包过滤和地址识别模块。
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四、DS18B20
4.1DS18B20工作原理
DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的
温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由
2s减为750ms。
DS18B20测温原理如图所示。
图3.1中低温度系
数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信
号送给计数器1。
高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，
所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。
计数器1和温度寄存器
被预置在-55℃所对应的一个基数值。
计数器1对低温度系数晶
振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，
温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器
1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。
斜率累加器用于补偿和修正测
温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
图3.1DS18B20测温原理图
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4.2DS18B20的主要特性
①、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
②、测温范围-55℃~+125℃，固有测温误差1℃。
③、支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。
④、工作电源:
3.0~5.5V/DC（可以数据线寄生电源）
⑤、在使用中不需要任何外围元件
⑥、测量结果以9~12位数字量方式串行传送
⑦、不锈钢保护管直径Φ6
⑧、适用于DN15~25,DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温
⑨、标准安装螺纹M10X1,M12X1.5,G1/2"任选
⑩、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。
五、软件设计方案
5.1程序流程图
程序流程图如图4.1所示。
5/17
开始
初始化，设置
常量
调用DS18B20初
始化子程序
读取温度转换
值
调用数据处理
子程序
生成显示码
显示温度值
图4.1程序流程图
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5.2所需用到的部分C语言程序
（1）Main（）
/***************************************************************
*文件名:
main.c
*功能描述:
DS18B20温度传感器值测试程序
*日期:
2013/11/15
*作者:
*******************************************************
*********/
#include"smartrfeb.h"#include
boolbread;
intcount;
externuint16readTemp（）;
/******************************************************
*************************
*函数名称：
CalcTempture
*
*功能描述：
DS18B20温湿度转换计算函数
*
*入口参数：
val：
温度读取值
*******************************************************
***********************/
//
voidCalcTempture（uint16val）
{
uint16tmp;
floattemp;
chars[16];
temp=（（float）val）*0.625;//放大10倍
7/17
tmp=（uint16）temp;
sprintf（s,（char*）":
%d.%dC",（（uint16）（tmp/10））,（（uint16）（tmp%10）））;
PutString（50,35,s）;//在LCD屏上显示湿度值
if（tmp>=220&&tmp<240）{LED1=1;LED2=0;LED3=0;LED4=0;}if（tmp>=240&&tmp<260）{LED1=1;LED2=1;LED3=0;LED4=0;}if（tmp>=260&&tmp<280）{LED1=1;LED2=1;LED3=1;LED4=0;}if（tmp>=280&&tmp）{LED1=1;LED2=1;LED3=1;LED4=1;}
}
/*******************************************************************************
*函数名称：
main
*
*功能描述：
DS18B20测试主函数
*
******************************************************************************/
voidmain（void）
{
SET_CLOCK_SOURCE（CRYSTAL）;//设置主时钟
while（（CLKCONSTA&0xC0）!
=0）;//等待时钟稳
定
SET_CLOCK_CLKSPD
（1）;
SET_CLOCK_TICKSPD（16）;//32M--16分频
=2MHz
TIMER1_CLOCK_DIVIDE（32）;//2M--32分频
=62.5KHz
TIMER_MODE_SELECT（1,T_MODE_FREE）;//定时器1自由计数65535/（62.5*1000）=1.04856秒
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INIT_LED1（）;
LCD_Init（）;//初始化LCD
SetBackLight（50）;//设置背光
ClrScreen（）;
FontSet_cn（1,1）;//设置显示字体
PutString_cn（30,10,"温度测量"）;
PutString_cn（0,35,"温度值:
"）;
FontSet（1,1）;
IEN1|=（0x01<<1）;//开定时器中断；
EA=1;//开总中断；
count=0;
IO_DIR_PORT_PIN（1,1,IO_OUT）;
IO_DIR_PORT_PIN（1,2,IO_OUT）;
IO_DIR_PORT_PIN（1,3,IO_OUT）;
IO_DIR_PORT_PIN（2,0,IO_OUT）;
LED1=1;LED2=1;LED3=1;LED4=1;
while
（1）
{
if（bread==1）
{
bread=0;
CalcTempture（readTemp（））;
}
}
}
（2）LCD
//========================================================================
//文件名:
LCD_Dis.c
//日期:
2009/02/10
//描述:
MzLH04-12864LCD显示模块驱动V1.0版
//基本功能接口函数集
//
9/17
//参考:
无
//版本:
//2009/02/10FirstversionMzDesign
//========================================================================
#include"hal.h"
#defineDis_X_MAX
128-1
#defineDis_Y_MAX
64-1
unsignedcharX_Witch=6;
unsignedcharY_Witch=10;
unsignedcharX_Witch_cn=16;
unsignedcharY_Witch_cn=16;
unsignedcharDis_Zero=0;
//#defineSPI_RES
P0_0
#define
SPI_SCK
P1_5
#define
SPI_SDA
P1_6
#define
SPI_CS
P1_4
voidLcdPortInit（）
{
IO_DIR_PORT_PIN（0,0,IO_OUT）;
IO_DIR_PORT_PIN（1,4,IO_OUT）;
IO_DIR_PORT_PIN（1,5,IO_OUT）;
IO_DIR_PORT_PIN（1,6,IO_OUT）;
}
//========================================================================
//函数:
voidLCD_Init（void）
//描述:
LCD初始化程序，主要在里面完成端口初始化以及LCD模块的复
位
//参数:
无
//返回:
无
//备注:
10/17
//版本:
//2009/02/10FirstversionMzDesign
//==============================================================
==========
voidTimeDelay（unsignedintTimers）
{
unsignedinti;
while（Timers）
{
Timers--;
for（i=0;i<100;i++）;
}
}
voidLCD_Init（void）
{
LcdPortInit（）;
//SS和SCK预先设置为高电平
SPI_SCK=1;
SPI_CS=1;
//复位LCD模块
//SPI_RES=0;
TimeDelay（50）;
//保持低电平大概2ms左右
//SPI_RES=1;
TimeDelay（80）;//延时大概10ms左右
}
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5.3实验过程及结果
如图5.3.1所示，将程序按照一定的步骤下载到开发板上。
图5.3.1程序下载
其结果显示如图5.3.2所示。
用手捏住温度传感器，可以观
察到温度值逐渐上升，松手，温度值逐步下降。
图5.3.2温度测量结果显示
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六、总结
七、参考文献
【1】王小强，欧阳俊，黄宁淋，ZigBee无线传感器网络设计与实现【M】.北京：
化学工业出版社，2014.
【2】李文仲，等.ZigBee2007/PRO协议栈实验与实践【M】.北
京：
北京航空航天大学出版社，2009.
【3】瞿雷，刘盛德，胡咸斌，ZigBee技术及应用【M】.北京：
北京航空航天大学出版社，2007.
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