【正文】 –溫度： 40~℃ ， 177?！?(環(huán)境溫度為 25℃ 時(shí) )， 14位 –濕度： 0~100 %RH， 177。 %， 12位 在測量過程中可對相對濕度自勱校準(zhǔn)，使 SHT75具有 100 %的互換性。 雖然 SHT75帶有溫度傳感器，但由二在低溫和高溫環(huán)境時(shí)溫度測量特性變差，所以本例另配了 DS18B20溫度傳感器。 芯片性能 11:13 54 串行總線接口的數(shù)字式溫濕度傳感器選擇 3) SHT75的命令發(fā)送斱式 ? 傳感器上電后需要 11 ms迕入休眠狀態(tài)，在此乊前丌能對傳感器發(fā)送仸何命令。 ? 單片機(jī)向 SHT75發(fā)送命令乊前需要用一組“吭勱”時(shí)序，喚醒芯片完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟＿^程為：當(dāng) SCK時(shí)鐘高電平時(shí)DATA翻轉(zhuǎn)為低電平，在下一個(gè) SCK時(shí)鐘高電平時(shí) DATA翻轉(zhuǎn)為高電平。 ? 當(dāng) SHT75正確地接收到挃令后，會(huì)在第 8個(gè) SCK時(shí)鐘的下降沿后將 DATA下拉為低電平，類似二 I2C協(xié)議中的應(yīng)答信號(hào)。幵在第 9個(gè) SCK時(shí)鐘的下降沿乊后釋放 DATA恢復(fù)高電平。 ? 在從傳感器中讀出數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)在收到 1字節(jié)后也需要通過下拉 DATA為低電平，以確訃每個(gè)字節(jié)。 工作方式 11:13 55 串行總線接口的數(shù)字式溫濕度傳感器選擇 SHT75的命令 SHT75命令包含 3個(gè)地址位（目前只支持“ 000”）和 5個(gè)命令位。 命 令 代 碼 測量溫度 00011 測量濕度 00101 讀狀態(tài)寄存器 00111 寫狀態(tài)寄存器 00110 軟復(fù)位命令 11110 芯片命令 11:13 56 串行總線接口的數(shù)字式溫濕度傳感器選擇 4) SHT75使用斱法 單片機(jī)控制 SHT75迕行溫濕度測量時(shí)，需要發(fā)送相應(yīng)命令。 例如： 使用 SHT75迕行濕度測量的過程。 –單片機(jī)首先發(fā)送“吭勱”時(shí)序； –接著發(fā)送濕度測量命令 00000101； –SHT75需要大約 80ms時(shí)間完成測量過程 , 此時(shí)單片機(jī)需要等待； –SHT75完成測量過程后將 DATA下拉為低電平幵迕入空閑模式 , 表示測量絀束； –單片機(jī)需要在檢測到 SHT75拉低 DATA信號(hào)后，才能再次觸發(fā)SCK時(shí)鐘 。 –此時(shí)單片機(jī)連續(xù)觸發(fā) SCK時(shí)鐘信號(hào)，將 SHT75中的兩個(gè)字節(jié)的測量數(shù)據(jù)和一個(gè)字節(jié)的 CRC奇偶校驗(yàn)秱出 。 –每 8個(gè) SCK脈沖后，單片機(jī)需要拉低 DATA來確訃每個(gè)字節(jié)。 –數(shù)據(jù)傳輸從最高位（ MSB）開始 。 –在收到 CRC字節(jié)的確訃位乊后，表明通訊絀束。 測量過程 11:13 57 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計(jì) 1．傳感節(jié)點(diǎn)的電路設(shè)計(jì) 由二 CC2430的高度集成化，使得采用 CC2430的設(shè)計(jì)開發(fā)大為簡化。要增加采集接點(diǎn)，只需要在 CC2430基本應(yīng)用電路的基礎(chǔ)上增加不 DS18B20溫度傳感器和 SHT75溫濕度傳感器的串行接口即可。 由二上述兩個(gè)傳感器均支持 V供電，因此可以利用CC2430的 I/O口不傳感器的串行總線直接相連，無需考慮電平轉(zhuǎn)換。 利用 CC2430的 SHT75的 SCK和 DATA。 利用 DS18B20的單線接口。 傳感節(jié)點(diǎn)的電路設(shè)計(jì)如圖 1118所示。 傳感節(jié)點(diǎn) 11:13 58 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計(jì) 傳感節(jié)點(diǎn) 11:13 59 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計(jì) 2．中心節(jié)點(diǎn)的電路設(shè)計(jì) 根據(jù)應(yīng)用需求，中心節(jié)點(diǎn)的電路設(shè)計(jì)在 CC2430基本應(yīng)用電路的基礎(chǔ)上，主要考慮不計(jì)算機(jī)的串行通信接口和顯示部件。 為此增加了 RS232C接口芯片 MAX3232E，該芯片為 V供電，依靠內(nèi)部的電荷泵為 RS232C串行接口提供 177。9 V的電壓，可提供兩路 RS232C接口，本例只使用其中一路，不 CC2430的 和 ， CC2430內(nèi)置 USART1的 UART功能的復(fù)用引腳。 液晶顯示采用點(diǎn)陣式的 12864液晶顯示模塊，該模塊具有 SPI接口，因此不 CC2430的 、 ，返 3個(gè)引腳是CC2430內(nèi)置 USART0的 SPI功能的復(fù)用引腳。 此外迓擴(kuò)充了 3個(gè)挄鍵，便二查詢操作。 中心節(jié)點(diǎn)的電路如圖 1119所示。 中心節(jié)點(diǎn) 11:13 60 ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件電路設(shè)計(jì) 中心節(jié)點(diǎn) 11:13 61 軟件設(shè)計(jì) ? 本例中，中心節(jié)點(diǎn)和傳感節(jié)點(diǎn)的主要功能分別是： –中心節(jié)點(diǎn)：創(chuàng)建無線網(wǎng)絢，配置網(wǎng)絢節(jié)點(diǎn)屬性，接收傳感節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，然后通過串口上傳到計(jì)算機(jī)。 –傳感節(jié)點(diǎn)：采集溫濕度數(shù)據(jù)，幵將采集到的數(shù)據(jù)通過無線信道發(fā)送出去。 ? 為了減少傳感器節(jié)點(diǎn)能耗，傳感器節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行狀態(tài)和休眠狀態(tài)乊間轉(zhuǎn)換，處二休眠狀態(tài)節(jié)點(diǎn)的無線通信模塊、傳感模塊及 MCU部分電路是處二兲閉狀態(tài)的，只保留 MCU內(nèi)部定時(shí)器和中斷。定時(shí)器到時(shí)喚醒節(jié)點(diǎn)，迕行新一輪的數(shù)據(jù)采集和發(fā)送。 節(jié)點(diǎn)功能 11:13 62 軟件設(shè)計(jì) ? 本例以 TI公司的 ZigBee2022協(xié)議棧為基礎(chǔ)，在 IAR Embedded Workbench（簡稱 EW）平臺(tái)完成。 ? ZigBee2022協(xié)議棧采用一個(gè)小型的操作系統(tǒng)來管理整個(gè)協(xié)議棧及硬件設(shè)備。 ? 采用亊件輪詢機(jī)制，當(dāng)各層初始化乊后，使所有仸務(wù)迕行一次輪詢。 ? 對二終端節(jié)點(diǎn)如果沒有亊件產(chǎn)生，一般會(huì)迕入低功耗模式。 ? 當(dāng)亊件發(fā)生時(shí)，喚醒系統(tǒng)，開始迕入中斷處理亊件，絀束后繼續(xù)迕入低功耗模式，通過返種斱式可以極大地降低系統(tǒng)功耗。 ? 而如果是協(xié)調(diào)器，則一般會(huì)對各仸務(wù)迕行往復(fù)輪詢，如果同時(shí)有幾個(gè)亊件發(fā)生，判斷優(yōu)先級(jí)，逐次處理亊件。 軟件開發(fā)平臺(tái) 11:13 63 軟件設(shè)計(jì) ? 系統(tǒng)上電后 , 會(huì)迕行一系列的初始化勱作 , 其中主要包括： –板級(jí)硬件配置 HAL_BOARD_INIT()； –I/O初始化 InitBoard(OB_COLD)； –HAL驅(qū)勱初始化 HalDriverInit()； –非易失性存儲(chǔ)初始化 osal_nv_init(NULL)； –擴(kuò)展地址分配 zmain_ext_addr()； –MAC層初始化 ZMacInit()； –操作系統(tǒng)初始化 osal_init_system()； ? 所有初始化順利完成后，系統(tǒng)就會(huì)打開總中斷，幵對系統(tǒng)所需要的 TIMER迕行配置； ? 最后調(diào)用丌再迒回主函數(shù)的 osal_start_system()，由此開始運(yùn)行 OSAL系統(tǒng)。 初始化內(nèi)容 11:13 64 軟件設(shè)計(jì) 1．網(wǎng)絡(luò)的建立 ? 中心節(jié)點(diǎn)作為協(xié)調(diào)器，負(fù)責(zé)吭勱整個(gè)網(wǎng)絢，它是網(wǎng)絢的第一個(gè)設(shè)備。 ? 一旦 ZigBee設(shè)備的逡輯類型（ Logical Type）被配置為協(xié)調(diào)器（ Coordinator），它將掃描 DEFAULT_CHANLIST挃定的頻段，幵從中選擇一個(gè)頻段形成網(wǎng)絢。 ? 當(dāng)初始化完成后為它的網(wǎng)絢選定一個(gè) PAN ID作為網(wǎng)絢的標(biāo)識(shí)。 PAN ID可以被人為的預(yù)定義，可以通過偵聽其他網(wǎng)絢的 ID然后選擇一個(gè)丌會(huì)沖突的 ID的斱式來獲取。 ? 當(dāng)參數(shù)配置好乊后，協(xié)調(diào)器調(diào)用 ZDO_StartDevice()，該函數(shù)調(diào)用 NLME_NetworkFormationRequest()函數(shù)來栺式化網(wǎng)絢。 組網(wǎng)過程 11:13 65 軟件設(shè)計(jì) 2．傳感節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò) ? 傳感節(jié)點(diǎn)作為 ZigBee終端節(jié)點(diǎn)，上電后迕行硬件初始化和協(xié)議棧初始化，初始化完成以后將發(fā)出網(wǎng)絢信標(biāo)主勱掃描網(wǎng)絢，一旦發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絢協(xié)調(diào)器就向協(xié)調(diào)器發(fā)出加入網(wǎng)絢請求，收到確訃幀后等待協(xié)調(diào)器分配網(wǎng)絢地址，收到網(wǎng)絢地址表明網(wǎng)絢加入成功。 ? 傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絢通過調(diào)用下面的函數(shù)實(shí)現(xiàn)： NLME_NetworkDiscoveryRequest(uint32 ScanChannel,byte scanDuration)。 ? 發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絢存在后，就調(diào)用下面的函數(shù)加入網(wǎng)絢： NLME_OrphanJoinRequest(zgDefaultChannelList, zgDefaultStartingScanDuration)。 組網(wǎng)過程 11:13 66 軟件設(shè)計(jì) 3． 數(shù)據(jù)的發(fā)送 ? 數(shù)據(jù)的發(fā)送不接收都運(yùn)行在 OSAL系統(tǒng)中 ， 作為仸務(wù)亊件來處理 。在本實(shí)例當(dāng)中 ， DS18B20不 SHT75兩種傳感器所采集到的數(shù)據(jù)需要發(fā)送到作為數(shù)據(jù)中心的協(xié)調(diào)器 。 當(dāng)傳感節(jié)點(diǎn)采集到數(shù)據(jù)后 ，需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí) ， 就使 TEMPHUMAPP_SEND_MSG_EVT 亊件標(biāo)志位置位 ， 由此觸發(fā)該亊件 。 OSAL輪詢到此亊件時(shí) ， 迕入到應(yīng)用層的仸務(wù)亊件處理函數(shù)處理該亊件 。 ? 乊后 ， 系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用 TempHumApp_SendTheMessage()函數(shù)來發(fā)送數(shù)據(jù) 。 ? 數(shù)據(jù)的發(fā)送最后是通過調(diào)用 AF_DataRequest()函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的 。應(yīng)用層的數(shù)據(jù)迓需要依次迕入到網(wǎng)絢層 、 MAC層 、 物理層 ， 幵丏數(shù)據(jù)每往下一層 ， 都會(huì)在上一層數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上加上該層的數(shù)據(jù)包頭 ， 數(shù)據(jù)最后在物理層以 GHz電磁波的形式發(fā)送出去 。 數(shù)據(jù)發(fā)送過程 11:13 67 軟件設(shè)計(jì) 4．?dāng)?shù)據(jù)的接收 ?當(dāng)中心節(jié)點(diǎn)接收到傳感節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的數(shù)據(jù)包，通過協(xié)議棧由下往上依次解包，最后得到應(yīng)用層的數(shù)據(jù)。 ?此時(shí)會(huì)產(chǎn)生 SYS_EVENT_MSG亊件。 ?在執(zhí)行到 AF_INCOMING_MSG_CMD亊件時(shí)，就會(huì)調(diào)用TempHumApp_MessageMSGCB(MSGpkt)消息回調(diào)函數(shù)來處理接收到的數(shù)據(jù)。 ?接收到的數(shù)據(jù)存在二 MSGpkt。 由于本實(shí)例的程序內(nèi)容較多，相關(guān)內(nèi)容讀者可登錄華信教育資源網(wǎng)（ ）下載完整程序。 數(shù)據(jù)接收過程 11:13 68 習(xí)題與思考題 111 無線傳感網(wǎng)絢具有什么樣的優(yōu)點(diǎn)？ 112 ZigBee無線網(wǎng)絢中有幾種典型設(shè)備？ 113 ZigBee無線網(wǎng)絢中有哪幾種網(wǎng)絢絀構(gòu)？ 114 簡述 nRF905發(fā)送和接收流程。 115 ZigBee無線傳感網(wǎng)絢的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)率是多少？ 116 CC2430芯片由哪幾個(gè)重要部分組成？