【正文】 過程中常需對溫度進行檢測和監(jiān)控，采用微型機進行溫度檢測、數(shù)字顯示、信息存儲及實時控制，對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源等都有重要的作用。但是在一些特定環(huán)境溫度監(jiān)測環(huán)境范圍大 ,測點距離遠 ,布線很不方便。 選題研究的目的和意義 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)按照 傳輸范圍來劃分，可分為無線廣域網(wǎng)、無線城域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)和無線個人域網(wǎng)。在工業(yè)控制、家庭自動化和遙測遙感領(lǐng)域，藍牙（ Bluetooth）雖然成本較低，成熟度高，但是傳輸距離有限，僅為 10米，可以參與組網(wǎng)的節(jié)點少。相比之下 ZigBee 技術(shù) 具有低成本、低功耗、近距離、短時延、高容量、高安全及免執(zhí)照頻段等優(yōu)勢，廣泛應(yīng) 用于 智能家庭、工業(yè)控制、自動抄表、醫(yī)療監(jiān)護、傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和電信應(yīng)用 等領(lǐng)域 。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號，則需要設(shè)計信號調(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轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到計算機去處理。所以溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計的關(guān)鍵在于兩部分：溫度傳感器的選擇 和主控單元的設(shè)計。 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 傳感器的選擇 方案一：采用熱敏電阻，可滿足 40 攝氏度至 90 攝氏度測量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對于檢測 1 攝氏度的信號是不適用的。但這些芯片輸出的都是模擬信號，必須經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換后才能送給計算機，這樣就使得測溫裝置的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。即使能實現(xiàn)，也要用到復(fù)雜的算法，一定程度上也增加了軟件 實現(xiàn)的難度。便于單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。在 0～ 100 攝氏度時，最大線形偏差小于 1 攝氏度。這樣，測溫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)就比較簡單，體積也不大。部分功能電路的集成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時更快。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢。 主控部分的選擇 方案一：采用 STC89C52 單片機實現(xiàn)。而且體積小，硬件實現(xiàn)簡單，安裝方便。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。作為混合信號和數(shù)字技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者， TI 創(chuàng)新生產(chǎn)的 MSP430，使系統(tǒng)設(shè)計人員能夠在保持獨一無二的低功率的同時同步連接至模擬信號、傳感器和數(shù)字組件。 綜上，我們傳感器采用方案三，控制器采用方案一。首先利用溫度采集系統(tǒng)完成溫度的采集，然后利用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊完成了 I/O 口數(shù)據(jù)與串口數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，再通過無線發(fā)送與接收模塊完成數(shù)據(jù)的無線發(fā)、收，最終通過溫度顯示模塊完成了顯示溫度傳感器所采集的溫度值。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè) 備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 ℃； 可編程 的分辨率為 9～ 12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃、 ℃、 ℃和 ℃，可實現(xiàn)高精度測溫； 在 9 位分辨率時最多在 內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12 位分辨率時最多在750ms 內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快； 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 一 線總線 串行傳送給 CPU，同時可傳送CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力； 負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 ZigBee 協(xié)議是基于 IEEE 標準的，由 IEEE 和 ZigBee 聯(lián)盟共同制定。 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） 5 （ NWK）、應(yīng)用層（ APL）和安全服務(wù)規(guī)范。 應(yīng)用層（含應(yīng)用接口層） 用戶 安全層 ZigBee 聯(lián)盟 網(wǎng)絡(luò)層 MAC 層 IEEE 物理層 圖 32 ZigBee 協(xié)議棧結(jié)構(gòu) ZigBee 協(xié)議由物理層 (PHY)、介質(zhì)訪問控制子層 (MAC)、網(wǎng)絡(luò)層 (NWK)，應(yīng)用層(APL)及安全服務(wù)提供層 (SSP)五塊內(nèi)容組成。 APL 層由應(yīng)用支持層 (APS)，應(yīng)用框架 (AF)以 及 ZigBee 設(shè)備對象 (ZDO)及ZDO 管理平臺組成。 ZigBee 的傳輸距離與輸出功率和環(huán)境參數(shù)有關(guān)，一般為 10～ 100 米之間。 MAC 層使用 CSMACA 沖突避免機制對無線信道訪問進行控制，負責(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） 6 備問的可靠鏈接，支持關(guān)聯(lián) (Association)和退出關(guān)聯(lián) (Disassociation)以及 MAC層安全。 MAC 層的主要功能是：進行信標管理、信道接入、保證時隙 (GTS)管理、幀確認應(yīng)答幀 傳送、連接和斷開連接。NWK 層主要是為了確保正確地操作 IEEE ． 20xxMAC 子層和為應(yīng)用層提供服務(wù)接口。 NWK層的責(zé)任主要包括加入和離開一個網(wǎng)絡(luò)用到的機制、應(yīng)用幀安全機制和他們的目的地路由幀機制， ZigBee 協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)層還負責(zé)建立一個新的網(wǎng)絡(luò)。 APS 子 層負責(zé)建立和維護綁定表，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。一個設(shè)備允許最多 240 個用戶自定義應(yīng)用對象，分別指定在端點 l 至端點 240 上。 ZDO 負責(zé)定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色 (例如是 ZigBee 協(xié)調(diào)器或者 ZigBee 終端設(shè)備 )、發(fā)現(xiàn)設(shè)備和決定他們提供哪種應(yīng)用服務(wù)，發(fā)現(xiàn)或響應(yīng)綁定請求，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立可靠的關(guān)聯(lián)。 ZigBee 協(xié)議層與層之間是通過原語進行信息的交換和應(yīng)答的。數(shù)據(jù)服務(wù)接口的目標是向上層提供所需的常規(guī)數(shù)據(jù)服務(wù)，管理服務(wù)接口的目標是向上層提供訪問內(nèi)部層參數(shù)、配置和管理數(shù)據(jù)的機制。節(jié)點類型是網(wǎng)絡(luò)層的概念，反映了網(wǎng)絡(luò)的拓撲形式。 工作模式 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的工作模式可以分為信標 (Beacon)模式和非信標 (Nonbeacon)模式兩種。 在信標模式下，協(xié)調(diào)器負責(zé)以一定的間隔時間 (一般在 15ms4mins 之間 )向網(wǎng)絡(luò)廣播信標幀，兩個信標幀發(fā)送間隔之間有 16 個相同的時槽，這些時槽分為網(wǎng)絡(luò)休眠區(qū)和網(wǎng)絡(luò)活動區(qū)兩個部分，消息只能在網(wǎng)絡(luò)活動區(qū)的各個時槽內(nèi)發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)中所有的父節(jié)點需要為自己的子節(jié)點緩存數(shù)據(jù)幀，所有子節(jié)點的大多數(shù)時間都處于休眠狀態(tài)，周期性的醒來與父節(jié)點握手以確認自己仍處于網(wǎng)絡(luò)中，并向父節(jié)點提取數(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。本系統(tǒng)采用 TI 提供的 ZigBee20xx 協(xié)議棧 ZStack,在 IEEE 標準物理層 (PHY)和媒體訪問控制層 (MAC)基礎(chǔ) 上增加了網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和安全服務(wù)規(guī)范 ,是一種較好的無線傳感網(wǎng)絡(luò)組建方案。由于本系統(tǒng)采用星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) ,所以只存在協(xié)調(diào)器和終端兩種設(shè)備。協(xié)調(diào)器包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息 , 存儲容量最大、計算能力最強。從節(jié)點被初始化為無信標網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備。建立連接成功后 ,數(shù)據(jù)從括從節(jié)點編號 ,CC2530的 I/O口編號以及此溫度傳感器的編號 ,后 2個字節(jié)為溫度延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 采集數(shù)據(jù)。 芯片 CC2530 概述 CC2530 是一顆真正的系統(tǒng)芯片 (SoC)CMOS 解決方案。它結(jié)合一個高性能 DSSS(直接序列擴頻 )射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級小巧 高效的 8051 控制器。 CC2530 是一款功耗相當(dāng)?shù)偷膯纹瑱C，功耗模式 3 下電流消耗僅 A，在 32 k