【正文】 基于 eZ430RF2500 的無(wú)線溫度傳感器的設(shè)計(jì)【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類目前已經(jīng)置身于信息時(shí)代，信息的獲取是實(shí)現(xiàn)信息他的前提，獲取信息的一種重要工具就是傳感器。綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信號(hào)處理技術(shù)等的無(wú)線傳感器 網(wǎng)絡(luò)是多學(xué)科高度交叉的新興前沿研究熱點(diǎn)領(lǐng)域。在作戰(zhàn)人員通信、環(huán)境和氣象監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警、智能家具、輻射監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。低成本、低功耗、應(yīng)用簡(jiǎn)單的 IEEE802．15．4 和 ZigBee 協(xié)議的誕生為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了互聯(lián)互通酶規(guī)范。ZigBee 協(xié)議是由 IEEE802．15 4 標(biāo)準(zhǔn)的 PHY 和 MAC 層再加上 ZigBee 的網(wǎng)終層和應(yīng)用層組成的，由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有成本低、體積小、能量和通信能力有限等特點(diǎn)，所以此種網(wǎng)絡(luò)的突出特點(diǎn)是兩絡(luò)系統(tǒng)支持低成本、易實(shí)現(xiàn)、低功耗等。 本課題綜合運(yùn)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)，用網(wǎng)絡(luò)化思想構(gòu)建了溫度傳感器系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：MSP430F2274 ZIGBEE CC2500 基于 eZ430RF2500 的無(wú)線溫度傳感器的設(shè)計(jì)【Abstract 】With the rapid development of technology，human has been in informationera. Obtaining information is the precondition of realizing informationization while one of the most important tools which were used toacquire information is the sensors．The wireless sensor work which binessens or technology，wireless munication technology，embedded putertechnology，modern work and distributed information disposal technology together is a multi—study，highly crossed new research fields．It plays an important part in campaign people munication，invironmental and weather control，disaster detection，intelligent building，radiation inspection and so on．The IEEE802．15．4 and ZigBee protocol offer the criterion for wireless sensor wok．ZigBee protocol is constituted of IEEE802．15．4 PHY and MAC layer．ZigBee work layer and application layer．because the node has some characteristics such as low．cost，small volume， 1imited energy and limited munication，the works characteristic CS are the system supporting low cost operation，easily realization and very low power consumption．Key Words: MSP430F2274 ZIGBEE CC2500 基于 eZ430RF2500 的無(wú)線溫度傳感器的設(shè)計(jì)目錄1 引言 .............................................................12 MSP430 單片機(jī)介紹 ...............................................22．1 MSP430 單片機(jī)的用途 ..........................................22．2 MSP430 單片機(jī)的功能 ..........................................22．3 MSP430F2274 的介紹 ..........................................32．3．1 MSP430F2274 的 16 位 CPU .................................42．3．2 MSP430F2274 的存儲(chǔ)器組織 ................................52．3．3 MSP430F2274 的尋址模式 ...................................62．4 MSP430F2274 的原理圖 .........................................63 無(wú)線射頻芯片 CC2500 ..............................................83．1 CC2500 的性能參數(shù) ............................................83．2 CC2500 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ............................................94 ZIGBEE 協(xié)議棧研究 ..............................................104．1 ZIGBEE 協(xié)議棧概述 ............................................104．2 通信層 ........................................124．2．1 PHY(物理)層 ...........................................124．2．2 MAC(介質(zhì)接入控制子層) .................................134．3 ZIGBEE 網(wǎng)絡(luò)層 ................................................154．3．1 網(wǎng)絡(luò)層概況 ............................................154．3．2 網(wǎng)絡(luò)層幀結(jié)構(gòu) ............................................174．3．3 網(wǎng)絡(luò)層功能介紹 ..........................................174．4 ZIGBEE 應(yīng)用層 ................................................185 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .................................................195．1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 ...............................................195．2 系統(tǒng)元件概述 ...............................................195．2．1 存取點(diǎn)（AP） ..........................................195．2．2 終端設(shè)備（ED） ........................................205．3 操作模式 ...................................................205．3．1 冗余模式 ..............................................205．3．2 最簡(jiǎn)模式 ..............................................205．4 溫度傳感器節(jié)點(diǎn)硬件方案研究設(shè)計(jì) .............................215．5 傳感器節(jié)點(diǎn)主電路設(shè)計(jì) ........................................215．5．1 控制器電路設(shè)計(jì) ..........................................215．5．2 輸入輸出模塊設(shè)計(jì) ........................................215．6 傳感器節(jié)點(diǎn)電源設(shè)計(jì) ..........................................225．6．1 終端節(jié)點(diǎn)的可控電源設(shè)計(jì) ..................................225．6．2 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的開關(guān)電源設(shè)計(jì) ................................235．7 傳感器節(jié)點(diǎn)通信模塊設(shè)計(jì) ......................................23基于 eZ430RF2500 的無(wú)線溫度傳感器的設(shè)計(jì)5．7．1 無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì) ......................................236 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .................................................256．1 存取點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì) ...........................................256．2 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì) .......................................256．2．1 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件總體設(shè)計(jì) ..................................256．2．2 ZigBee 協(xié)議應(yīng)用對(duì)象設(shè)計(jì) ...............................266．3 溫度傳感器終端節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì) ...............................286．3．1 溫度傳感器終端節(jié)點(diǎn)軟件總體設(shè)計(jì) ..........................286．3．2 溫度采集程序設(shè)計(jì) ........................................286．3．3 溫度顯示程序設(shè)計(jì) ........................................297 結(jié)論 ............................................................31致 謝 .............................................................32參考文獻(xiàn) ...........................................................33附錄 ...............................................................34附錄 1：MSP430 與 CC2500 主接線圖 ..................................34附錄 2：MSP430 與 CC2500 實(shí)物圖 ....................................35附錄 3：EZ430RF2500 網(wǎng)絡(luò)顯示設(shè)置 .................................36基于 eZ430RF2500 的無(wú)線溫度傳感器的設(shè)計(jì)01 引言在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及科學(xué)研究中，溫度傳感器系統(tǒng)為分析決策系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)，是許多監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的一部分，廣泛應(yīng)用在電力、化工、冶金、石油、環(huán)境、機(jī)械制造、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、糧食存儲(chǔ)、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域．隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)車間等在地域上分布越來越廣，溫度監(jiān)測(cè)的范圍隨之?dāng)U大。溫度傳感器系統(tǒng)逐漸由單點(diǎn)、集中式向多點(diǎn)、分布式演變．由于溫度采樣點(diǎn)數(shù)量不斷增加，與監(jiān)控中心的距離越來越遠(yuǎn)，它們之間的數(shù)據(jù)交換必須通過傳輸網(wǎng)絡(luò)．當(dāng)前國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的溫度變送器大多采用兩線制，兩線制雖然解決了電源線和信號(hào)線的復(fù)用問題，很大程度上減少了布線成本，但沒有徹底擺脫導(dǎo)線的束縛。很多情況下，布線成本很高，或者根本無(wú)法布線，導(dǎo)致溫度傳感器系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)范圍受到限制。此外，采用兩線制溫度變送器的溫度傳感器系統(tǒng)的容量比較小，且不易擴(kuò)展。因此，設(shè)計(jì)一種成本低、覆蓋面積廣、容量大、易擴(kuò)展、便于安裝和維護(hù)的溫度傳感器系統(tǒng)將很有意義．基于網(wǎng)絡(luò)的溫度傳感器系統(tǒng)采用新興的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)的分布式采集，解決了傳統(tǒng)溫度傳感器系統(tǒng)受布線限制、系統(tǒng)容量小、不易擴(kuò)展的問題，拓展了溫度監(jiān)測(cè)的地域范圍．另外，系統(tǒng)采用成熟的 Modbus總線技術(shù)和以太網(wǎng)等技術(shù)構(gòu)建了完整的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的匯聚和遠(yuǎn)傳等功能．本課題綜合運(yùn)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)，用網(wǎng)絡(luò)化思想構(gòu)建了溫度傳感器系統(tǒng)，具有成本低、覆蓋面積廣、容量大、易擴(kuò)展、便于安裝和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)．本課題旨在實(shí)現(xiàn)一個(gè)覆蓋面積廣、易擴(kuò)展、便于安裝和維護(hù)的低成本溫度傳感器系統(tǒng)．具體需要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：建立體積小、成本低、適應(yīng)性強(qiáng)且功耗低的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件平臺(tái)。選擇和開發(fā)功耗低、可靠性高、適應(yīng)低速率、小數(shù)據(jù)量傳輸?shù)臒o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組