基于zigbee的無(wú)線(xiàn)溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)-免費(fèi)閱讀
【正文】 這里還要特別感謝在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給我莫大幫助的老師和同學(xué)，在百忙之中抽時(shí)間為我解決遇到的問(wèn)題，在此表示衷心的感謝。 由于本設(shè)計(jì)是以當(dāng)下較為流行的 ZigBee 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)為基礎(chǔ)的， ZigBee 技術(shù)具有 近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本 等優(yōu)點(diǎn)，因而成本和功耗方面的是本設(shè)計(jì)的一大優(yōu)勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)功能方面，充分發(fā)揮了 ZigBee 的強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)健壯。 圖 41 軟件設(shè)計(jì)流程圖 系統(tǒng)測(cè)試步驟 檢查開(kāi)發(fā)板電源、串口線(xiàn)以及外擴(kuò)設(shè)備連接是否正常。 flash 存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上 +12V 的編程允許電源 VCC，當(dāng)然這必須是該器件是使用 12V 編程電壓 VCC。 對(duì) flash 存儲(chǔ)器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（ PROG）。 WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 )。 P3 口亦作為 STC89C52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ iil）。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 512 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置 4KB EEPROM， MAX810 復(fù)位電路， 3 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，4 個(gè)外部中斷，一個(gè) 7 向量 4 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。 CC2530 是一款功耗相當(dāng)?shù)偷膯纹瑱C(jī)，功耗模式 3 下電流消耗僅 A，在 32 k 晶體時(shí)鐘下運(yùn)行，電流消耗小于 1μ A。從節(jié)點(diǎn)被初始化為無(wú)信標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)中所有的父節(jié)點(diǎn)需要為自己的子節(jié)點(diǎn)緩存數(shù)據(jù)幀，所有子節(jié)點(diǎn)的大多數(shù)時(shí)間都處于休眠狀態(tài)，周期性的醒來(lái)與父節(jié)點(diǎn)握手以確認(rèn)自己仍處于網(wǎng)絡(luò)中，并向父節(jié)點(diǎn)提取數(shù)據(jù)，其從休眠模式轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸模式一般只需要 15ms。數(shù)據(jù)服務(wù)接口的目標(biāo)是向上層提供所需的常規(guī)數(shù)據(jù)服務(wù)，管理服務(wù)接口的目標(biāo)是向上層提供訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部層參數(shù)、配置和管理數(shù)據(jù)的機(jī)制。 APS 子 層負(fù)責(zé)建立和維護(hù)綁定表，綁定表主要根據(jù)設(shè)備之間的服務(wù)和他們的需求使設(shè)備相互配對(duì)。 MAC 層使用 CSMACA 沖突避免機(jī)制對(duì)無(wú)線(xiàn)信道訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行控制，負(fù)責(zé)物理相鄰設(shè)延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 備問(wèn)的可靠鏈接，支持關(guān)聯(lián) (Association)和退出關(guān)聯(lián) (Disassociation)以及 MAC層安全。 ZigBee 聯(lián)盟成立用于 20xx 年，定義了 ZigBee 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 （ NWK）、應(yīng)用層（ APL）和安全服務(wù)規(guī)范。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀(guān)。另外 STC89C52 在工業(yè)控制上也有著廣泛的應(yīng)用，編程技術(shù)及外圍功能電路的配合使用都很成熟。部分功能電路的集成，使總體電路更簡(jiǎn)潔，搭建電路和焊接電路時(shí)更快。即使能實(shí)現(xiàn)，也要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也增加了軟件 實(shí)現(xiàn)的難度。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號(hào)，則需要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路、 A/D 轉(zhuǎn)換及相應(yīng)的接口電路，才能把傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到計(jì)算機(jī)去處理。但是在一些特定環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)環(huán)境范圍大 ,測(cè)點(diǎn)距離遠(yuǎn) ,布線(xiàn)很不方便。經(jīng)過(guò) ZigBee 接收模塊接收數(shù)據(jù)，再通過(guò)單片機(jī)做數(shù)據(jù)處理，將溫度信息通過(guò)顯示屏顯示出來(lái)，從而完成溫度的無(wú)線(xiàn)采集。 WiFi 雖然傳輸速度較快，傳輸距離達(dá)到 100 米，但是其價(jià)格偏高，功耗較大，組網(wǎng)能力較差。 方案二：采用單片模擬量的溫度傳感器，比如 AD590,LM35 等。 DS18B20 的最大特點(diǎn)之一采用了單總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計(jì) DS1820 和微控制器 STC89C52 構(gòu)成的溫度測(cè)量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號(hào)，可直接與計(jì)算機(jī)連接。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。 系統(tǒng)整體介紹 本設(shè)計(jì)所實(shí)現(xiàn)的無(wú)線(xiàn)溫度采集系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為核心，通過(guò)溫度傳感器、單片機(jī)、 Zigbee 無(wú)線(xiàn)模塊，完成對(duì)溫度的采集與顯示。 DS18B20 引腳封裝如下圖 圖 31DS18B20 引腳圖 ZigBee 協(xié)議 ZigBee 概述 ZigBee 一詞來(lái)源于蜜蜂賴(lài)以生存的通信方式 Zigzag 形狀的舞蹈，是一種低成本、低功耗的近距離無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)通信技術(shù)。 PHY 層定義了無(wú)線(xiàn)射頻應(yīng)該具備的特征，提供了 、902MHz928MHz 和 2400MHz24835MHz 三種不同的頻段，分別支持 20kbps、 40kbps和 250kbps 的傳輸速率， 1 個(gè)、 10 個(gè)以及 16 個(gè)不同的信道Ⅲ。 NWK 層從概念上包括兩個(gè)服務(wù)實(shí)體：數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體和管理服務(wù)實(shí)體。 安全服務(wù)提供者 SSP(Security Service Provider)向 NWK 層和 APS 層提供安全服務(wù)。信標(biāo)模式可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的同步工作和同步休眠，以達(dá)到最大限度地節(jié)省功耗，而非信標(biāo)模式只允許 ZE 進(jìn)行周期性休眠，協(xié)調(diào)器和所有路由器設(shè)備長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)。 本系統(tǒng)中主節(jié)點(diǎn)被初始化為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。這種解決方案能夠提高性能并滿(mǎn)足以 ZigBee 為基礎(chǔ)的 波段應(yīng)用，及對(duì)低成本，低功耗的要求。 STC89C52 單片機(jī)的介紹 STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。 各引腳功能， P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。對(duì) P1 端口寫(xiě) “1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 可以作為輸入口使用。 SCK（在線(xiàn)系統(tǒng)編程用） 。 P3 口： P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) ttl 邏輯電平。 (外中斷 1)。 ALE/PROG—— 當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 EA/VPP—— 外部訪(fǎng)問(wèn)允許，欲使 CPU 僅訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 4 主程序的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)分為兩個(gè)部分，即發(fā)射部分和接收部分。 下載協(xié)調(diào)器模塊到表演板、節(jié)點(diǎn)模塊到電池板后，程序運(yùn)行正確，從串口能正確接收到節(jié)點(diǎn)的地址以及所采集到的溫度。通過(guò) CC2530 芯片搭建無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，并采集節(jié)點(diǎn)的溫度值。尤其在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已成為當(dāng)下熱點(diǎn)命題之一的時(shí)候， ZigBee技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值就更為重要了，可以想見(jiàn)，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成長(zhǎng)， ZigBee 技術(shù)也將日趨成熟。工作順利，身體健康。例如，本設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性還不能達(dá)到應(yīng)用的要求，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式還可以進(jìn)一步改善，這些以后都會(huì)進(jìn)一步研究和實(shí)現(xiàn)。總 體上，本設(shè)計(jì)基本完成了預(yù)期的目標(biāo)和要求。 系統(tǒng)的硬件測(cè)試、協(xié)議棧的測(cè)試、液晶的測(cè)試 系統(tǒng)的硬件測(cè)試包括對(duì)開(kāi)發(fā)平臺(tái)的電 源、內(nèi)存、 LED 燈、串口，以及配套電路進(jìn)行測(cè)試。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類(lèi)型的圖形點(diǎn)陣液晶
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