基于 zigbee 的无线测温实验Word格式.docx

基于 zigbee 的无线测温实验Word格式.docx

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这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHzISM波段应用对低成本，低功耗的要求。

它结合一个高性能2.4GHzDSSS（直接序列扩频）射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。

CC2430包含一个DMA控制器，集成了4个振荡器用于系统时钟和定时操作，也集成了用于用户自定义应用的外设，CC2430内集成的其他外设有:

实时时钟；

上电复位；

8通道，8－14位ADC；

可编程看门狗；

两个可编程USART，用于主/从SPI或UART操作。

为了更好的处理网络和应用操作的带宽，CC2430集成了大多数对定时要求严格的一系列IEEE802.15.4MAC协议，以减轻微控制器的负担。

我们的系统主要分为控制小车模块、无线通信模块、测温模块。

前一模块主要是用到控制IO口和定时器，后一模块主要用到SPI总线和串口。

2功能概述与方案设定

2.1功能概述

我们设计的“基于ZigBee的无线小车测温系统”主要是让小车从预定的位置按一定路线行走，并实时测量温度，传输给电脑显示。

系统主要分为控制小车模块、无线通信模块、测温模块。

另外，无线通信模块还具有自动组网的功能，在多台小车之间也可以通信，这样，多台小车就可以很大程度上提高工作效率。

其效果图如下：

图2-1通信示意图

2.2具体方案设定

我们将系统分为小车控制模块、无线通信模块、测温模块这三个大模块。

其中小车控制模块包括小车以及稳压电路设计模块；

无线通信又包括小车这一端和与电脑相连的一端；

测温模块主要用到了DS18B20及相应的外围电路设计。

图2-2小车端系统框图

2.2.1小车控制模块设计

稳压模块采用9V电池为直流电机供电，将9V电压降压、稳压到5V，为外围芯片供电，再降压稳压到3.3V给CC2430芯片供电， 

我们利用lm7805这块芯片将9V的电池降压到5V，LM117芯片将5v降压到3.3v。

图2-3稳压模块1

图2-4稳压模块2

电机驱动模块采用专用芯片L298N作为电机驱动芯片。

L298N是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，它相应频率高，一片L298N可以分别控制两个直流电机，而且还带有控制使能端。

用该芯片作为电机驱动，操作方便，稳定性好，性能优良。

小车控制模块是由专用芯片L298N来完成的，我们用四个IO口来控制小车的运动，其中两个IO口是产生PWM波，控制电机的速度；

另外两个IO口又分成两组，分别控制两个电机的正反转，来实现小车的变速前进、转弯等动作。

相应程序代码如下：

voidt1init（void）

{

EA=1;

//开总中断

T1IE=1;

//开T1中断

OVFIM=1;

//开T1溢出中断

T1CC0L=0xD4;

//溢出值低8位0x30d4=12500

T1CC0H=0x30;

//溢出值高8位中断一次50ms

}

//t1计数中断子程序

HAL_ISR_FUNCTION（T1_ISR,T1_VECTOR）

EA=0;

//关中断

m2--;

//开中断

T1CTL&

=~0x10;

//清中断标志

}

//向前和向后走时将距离转化为时间/////////////////////待调

uint8zhuanhuan1（uint8lt）

{lt=lt*3;

returnlt;

//向左和向右拐时将角度转化为时间、、、、、、待调

uint8zhuanhuan2（uint8jt）

{jt=jt/9;

returnjt;

2.2.2无线通信模块设计

无线通信模块的作用非常重要，它为小车的行走指明了方向，也拓展了小车的其他功能。

当小车行走时，每隔一定时间将数据譬如速度、温度信息传送给PC机，当小车行走到终点，小车该如何走呢？

如果PC可以实时和小车通信，从而控制小车的行动，则小车就可以选择另外一条路进行探测了。

我们的无线模块是Zigbee的，有了此无线通信模块，我们的小车系统就可以不是一辆小车而是多辆小车共同测量目标了。

成品图如下：

图2-5成品图1

图2-6成品图2

硬件方面我们的射频芯片采用德州公司的CC2430芯片，用于数据的无线收发，它有64字节RX和TX数据FIFO；

SPI用于MCU与射频芯片CC2430之间的通信；

直流电源及电源保护电路是必不可少的部分；

RS232串口及电平转换提供主芯片与PC机的接口。

CC2430的主要特性：

图2-7CC2430芯片

工作频率：

2.4GHz―2.5GHzISM微波段识别距离：

有效识别距离可达1500m环境温度：

在-40℃-85℃抗干扰性：

使用频道隔离技术，多个设备互不干扰通信接口：

RS232/RS485/RJ45电源：

5V/9V/12V-3ADC电源

无线通信模块主要由射频芯片CC2430构成，而我们采用的是它的典型电路，电路图如下：

图2-8CC2430通信电路

它与CC2430的通信是通过SPI总线来实现的，它的接口主要有SI、SCLK、SO、GDO0、GDO2、CSn。

其中SI、SCLK、SO即为利用SPI总线通信的几个接口，另外GDO0的作用是当接受到报文的时候由低置为高，GDO2的作用是当开始发送一个报文时由低置为高，这两个接口给MCU提示报文的接受与发送是否完成。

CSn用来作片选。

voidSampleApp_MessageMSGCB（afIncomingMSGPacket_t*pkt）

//收到后回复提醒

uint8i;

p1=&

pkt->

cmd.Data[0];

for（i=2;

i<

=*p1;

i++）

{

pkt->

cmd.Data[i]=pkt->

cmd.Data[i]-48;

//将串口输入的字符型数据还原

}

p=&

cmd.Data[1];

//数据处理

if（*p=='

q'

||*p=='

h'

z'

y'

）//如果为路径数据，则存入lujing[]数组中

{lujing[j++]=*p;

if（*p1==3）

*（p+1）=*（p+1）*10+*（p+2）;

elseif（*p1==4）

*（p+1）=*（p+1）*100+*（p+2）*10+*（p+3）;

lujing[j++]=*（p+1）;

//jj;

shoudaotixing（）;

elseif（*p=='

k'

）//如果为开始信号，则小车开始读取lujing[]中的数据，并开始运行

{lujing[j]=*p;

//先将字符k存至lujing中

xiaocheyunxing（）;

j=0;

w'

）//如果为开始传递温度的信号，则子节点开始向coordinator发送温度数据

{kt=!

kt;

d'

）

{i=*（p+1）;

zkb=dw[i];

2.2.3测温模块设计

DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。

与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。

可以分别在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写,温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。

因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高。

他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。

此处可以直接和核心芯片相接测温。

voidread_data（void）

uint8temh,teml;

init_1820（）;

//复位18b20

write_1820（0xcc）;

//发出转换命令搜索器件

write_1820（0x44）;

//启动

Delay_nus（500）;

write_1820（0xbe）;

teml=read_1820（）;

//读数据

temh=read_1820（）;

sensor_data_value[0]=teml;

sensor_data_value[1]=temh;

////////////处理数据部分/////////////////

uint16DataChange（void）

uint16num;

read_data（）;

teml=sensor_data_value[0];

temh=sensor_data_value[1];

num=temh;

//将两个字节整合到一个unsignedint中

num<

<

=8;

num|=teml;

num=num*0.0625*100;

return（num）;

//返回值

voidwendushuzhi（void）

uint8n;

unsignedintm=0;

unsignedintT;

init_1820（）;

while（m<

20）

{Delay_nus（50000）;

m++;

T=DataChange（）;

//读取温度值，是一个4位的十进制数，如：

2345

temperature[0]=T/1000+48;

temperature[1]=T/100%10+48;

temperature[2]='

.'

;

temperature[3]=T%100/10+48;

temperature[4]=T%10+48;

temperature[5]='

'

temperature[6]='

C'

for（n=7;

n>

0;

n--）

temperature[n]=temperature[n-1];

temperature[0]=7;

3总结

我们所完成的工作是对硬件的设计并作了些验证性试验，对于稳压模块，我们搭起了电路，但是效果不是很好，还有待改进；

对于无线通信模块我们是用CC2430来实现通信的，效果不错，所以在我们的小车系统里，为节约成本，连接在PC端的射频模块我们就采用与CC2430连接，通过串口与PC机通信；

对于小车控制模块，我们能够正常的控制小车的运动和转弯；

对于软件部分，我们只是做了大概的设计，还有待我们具体设计。