基于zigbee的無(wú)線測(cè)溫實(shí)驗(yàn)

1、 . . . 基于ZigBee的無(wú)線測(cè)溫系統(tǒng)摘要：本實(shí)驗(yàn)采用TI公司的cc2430作為核心，利用了該芯片上豐富的資源，實(shí)現(xiàn)小車(chē)的zigbee無(wú)線控制和實(shí)時(shí)測(cè)量溫度。Zigbee是IEEE802.15.4協(xié)議的代名詞，主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備，是一種便宜的，低功耗的近距離無(wú)線組網(wǎng)通訊技術(shù)。本實(shí)驗(yàn)中，打開(kāi)IAR開(kāi)發(fā)環(huán)境，打開(kāi)程序工程，接上仿真器，并把仿真電纜連到 CC2430模塊上，把程序下載到兩個(gè)模塊上，兩個(gè)模塊之間通過(guò)PC機(jī)串口發(fā)送命令到另一個(gè)模塊，另一個(gè)模塊的zigbee放在小車(chē)上，可以驅(qū)動(dòng)小車(chē)按照預(yù)定的軌跡前進(jìn)，并實(shí)時(shí)測(cè)量溫度值，顯示到電腦界面上。關(guān)鍵詞：無(wú)線通

2、信，實(shí)時(shí)測(cè)量顯示目錄1 引言32 功能概述與方案設(shè)定32.1 功能概述32.2 具體方案設(shè)定42.2.1 小車(chē)控制模塊設(shè)計(jì)52.2.2 無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì)72.2.3 測(cè)溫模塊設(shè)計(jì)123 總結(jié)141 引言當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)日新月異，時(shí)代前進(jìn)的步伐越邁越寬，應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備,計(jì)算機(jī)處理,現(xiàn)代化通訊,數(shù)字化信息,現(xiàn)代化顯示設(shè)備等高新技術(shù)而建立的現(xiàn)代化智能,監(jiān)控等系統(tǒng)已經(jīng)得到充分的發(fā)展與應(yīng)用,智能通信也就應(yīng)運(yùn)而生。同時(shí)，在建設(shè)以人為本的和諧社會(huì)的過(guò)程中，智能通信能夠完成考古發(fā)掘，海底揭密，宇宙探索等危險(xiǎn)作業(yè)，以保證人身安全。憑借參加本次課外實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，我們能夠?qū)η度胧较到y(tǒng)的開(kāi)發(fā)有進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和理解。CC2

3、430是一顆真正的系統(tǒng)芯片(SoC)CMOS解決方案。這種解決方案能夠提高性能并滿(mǎn)足以ZigBee為基礎(chǔ)的2.4GHz ISM波段應(yīng)用對(duì)低成本，低功耗的要求。它結(jié)合一個(gè)高性能2.4GHz DSSS(直接序列擴(kuò)頻)射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級(jí)小巧高效的8051控制器。CC2430包含一個(gè)DMA控制器，集成了4個(gè)振蕩器用于系統(tǒng)時(shí)鐘和定時(shí)操作，也集成了用于用戶(hù)自定義應(yīng)用的外設(shè)，CC2430集成的其他外設(shè)有: 實(shí)時(shí)時(shí)鐘；上電復(fù)位；8通道，814位ADC；可編程看門(mén)狗；兩個(gè)可編程USART，用于主/從SPI或UART操作。為了更好的處理網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用操作的帶寬，CC2430集成了大多數(shù)對(duì)定時(shí)要求嚴(yán)格的一系列I

4、EEE802.15.4 MAC協(xié)議，以減輕微控制器的負(fù)擔(dān)。 我們的系統(tǒng)主要分為控制小車(chē)模塊、無(wú)線通信模塊、測(cè)溫模塊。前一模塊主要是用到控制IO口和定時(shí)器，后一模塊主要用到SPI總線和串口。2 功能概述與方案設(shè)定2.1 功能概述我們?cè)O(shè)計(jì)的“基于ZigBee的無(wú)線小車(chē)測(cè)溫系統(tǒng)”主要是讓小車(chē)從預(yù)定的位置按一定路線行走，并實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，傳輸給電腦顯示。系統(tǒng)主要分為控制小車(chē)模塊、無(wú)線通信模塊、測(cè)溫模塊。前一模塊主要是用到控制IO口和定時(shí)器，后一模塊主要用到SPI總線和串口。另外，無(wú)線通信模塊還具有自動(dòng)組網(wǎng)的功能，在多臺(tái)小車(chē)之間也可以通信，這樣，多臺(tái)小車(chē)就可以很大程度上提高工作效率。其效果圖如下：圖2-1

5、 通信示意圖2.2 具體方案設(shè)定我們將系統(tǒng)分為小車(chē)控制模塊、無(wú)線通信模塊、測(cè)溫模塊這三個(gè)大模塊。其中小車(chē)控制模塊包括小車(chē)以與穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)模塊；無(wú)線通信又包括小車(chē)這一端和與電腦相連的一端；測(cè)溫模塊主要用到了DS18B20與相應(yīng)的外圍電路設(shè)計(jì)。圖2-2 小車(chē)端系統(tǒng)框圖2.2.1 小車(chē)控制模塊設(shè)計(jì)穩(wěn)壓模塊采用9V電池為直流電機(jī)供電，將9V電壓降壓、穩(wěn)壓到5V，為外圍芯片供電，再降壓穩(wěn)壓到3.3V給CC2430芯片供電， 我們利用lm7805這塊芯片將9V的電池降壓到5V，LM117芯片將5v降壓到3.3v。圖2-3 穩(wěn)壓模塊1圖2-4 穩(wěn)壓模塊2電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用專(zhuān)用芯片L298N作為電機(jī)驅(qū)

6、動(dòng)芯片。L298N是一個(gè)具有高電壓大電流的全橋驅(qū)動(dòng)芯片，它相應(yīng)頻率高，一片L298N可以分別控制兩個(gè)直流電機(jī)，而且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良。小車(chē)控制模塊是由專(zhuān)用芯片L298N來(lái)完成的，我們用四個(gè)IO口來(lái)控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)，其中兩個(gè)IO口是產(chǎn)生PWM波，控制電機(jī)的速度；另外兩個(gè)IO口又分成兩組，分別控制兩個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)的變速前進(jìn)、轉(zhuǎn)彎等動(dòng)作。相應(yīng)程序代碼如下：void t1init(void) EA=1; /開(kāi)總中斷 T1IE=1; /開(kāi)T1中斷 OVFIM=1; /開(kāi)T1溢出中斷 T1CC0L=0xD4; /溢出值低8位 0x30d4=125

7、00 T1CC0H=0x30; /溢出值高8位 中斷一次50ms /t1計(jì)數(shù)中斷子程序HAL_ISR_FUNCTION(T1_ISR,T1_VECTOR) EA=0; /關(guān)中斷 m2-; EA=1; /開(kāi)中斷 T1CTL &= 0x10; /清中斷標(biāo)志 /向前和向后走時(shí)將距離轉(zhuǎn)化為時(shí)間/待調(diào)uint8 zhuanhuan1(uint8 lt) lt=lt*3;return lt;/向左和向右拐時(shí)將角度轉(zhuǎn)化為時(shí)間、待調(diào)uint8 zhuanhuan2(uint8 jt) jt=jt/9;return jt;2.2.2 無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì)無(wú)線通信模塊的作用非常重要，它為小車(chē)的行走指明了方向，

8、也拓展了小車(chē)的其他功能。當(dāng)小車(chē)行走時(shí)，每隔一定時(shí)間將數(shù)據(jù)譬如速度、溫度信息傳送給PC機(jī)，當(dāng)小車(chē)行走到終點(diǎn)，小車(chē)該如何走呢？如果PC可以實(shí)時(shí)和小車(chē)通信，從而控制小車(chē)的行動(dòng)，則小車(chē)就可以選擇另外一條路進(jìn)行探測(cè)了。我們的無(wú)線模塊是Zigbee的，有了此無(wú)線通信模塊，我們的小車(chē)系統(tǒng)就可以不是一輛小車(chē)而是多輛小車(chē)共同測(cè)量目標(biāo)了。成品圖如下：圖2-5 成品圖1圖2-6 成品圖2硬件方面我們的射頻芯片采用公司的CC2430芯片，用于數(shù)據(jù)的無(wú)線收發(fā)，它有64字節(jié)RX和TX數(shù)據(jù)FIFO；SPI用于MCU與射頻芯片CC2430之間的通信；直流電源與電源保護(hù)電路是必不可少的部分；RS232串口與電平轉(zhuǎn)換提供主芯片與

9、PC機(jī)的接口。CC2430的主要特性：圖2-7 CC2430芯片工作頻率： 2.4GHz2.5GHz ISM 微波段 識(shí)別距離： 有效識(shí)別距離可達(dá)1500m 環(huán)境溫度： 在-40-85 抗干擾性： 使用頻道隔離技術(shù)，多個(gè)設(shè)備互不干擾 通信接口： RS232/RS485/RJ45 電 源： 5V/9V/12V-3A DC電源 無(wú)線通信模塊主要由射頻芯片CC2430構(gòu)成，而我們采用的是它的典型電路，電路圖如下：圖2-8 CC2430通信電路它與CC2430的通信是通過(guò)SPI總線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它的接口主要有SI、SCLK、SO、GDO0、GDO2、CSn。其中SI、SCLK、SO即為利用SPI總線通信的

10、幾個(gè)接口，另外GDO0的作用是當(dāng)接受到報(bào)文的時(shí)候由低置為高，GDO2的作用是當(dāng)開(kāi)始發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí)由低置為高，這兩個(gè)接口給MCU提示報(bào)文的接受與發(fā)送是否完成。CSn用來(lái)作片選。相應(yīng)程序代碼如下：void SampleApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt ) /收到后回復(fù)提醒 uint8 i; p1 = &pkt->cmd.Data0; for(i=2;i<=*p1;i+) pkt->cmd.Datai=pkt->cmd.Datai-48;/將串口輸入的字符型數(shù)據(jù)還原 p = &pkt->cmd.Da

11、ta1; /數(shù)據(jù)處理 if(*p='q'|*p='h'|*p='z'|*p='y')/如果為路徑數(shù)據(jù)，則存入lujing數(shù)組中 lujingj+=*p; if(*p1=3) *(p+1)=*(p+1)*10+*(p+2); else if(*p1=4) *(p+1)=*(p+1)*100+*(p+2)*10+*(p+3); lujingj+=*(p+1);/jj; shoudaotixing(); else if(*p='k') /如果為開(kāi)始信號(hào)，則小車(chē)開(kāi)始讀取lujing中的數(shù)據(jù)，并開(kāi)始運(yùn)行 lujingj=*p

12、; /先將字符 k 存至lujing中 xiaocheyunxing(); j=0; else if(*p='w') /如果為開(kāi)始傳遞溫度的信號(hào)，則子節(jié)點(diǎn)開(kāi)始向coordinator發(fā)送溫度數(shù)據(jù) kt=!kt; shoudaotixing(); else if(*p='d') i=*(p+1); zkb=dwi;shoudaotixing(); 2.2.3 測(cè)溫模塊設(shè)計(jì)DS18B20 是美國(guó)DALLAS 半導(dǎo)體公司繼DS1820 之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，他能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912 位的數(shù)

13、字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75 ms 和750 ms 完成9 位和12 位的數(shù)字量，并且從DS18B20 讀出的信息或?qū)懭隓S18B20 的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫(xiě),溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20 供電，而無(wú)需額外電源。因而使用DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單，可靠性更高。他在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820 有了很大的改進(jìn)，給用戶(hù)帶來(lái)了更方便的使用和更令人滿(mǎn)意的效果。此處可以直接和核心芯片相接測(cè)溫。相應(yīng)程序代碼如下：void read_data(void)uint8 temh,teml;init_1820(); /

14、復(fù)位18b20write_1820(0xcc); / 發(fā)出轉(zhuǎn)換命令搜索器件write_1820(0x44); /啟動(dòng)Delay_nus(500);init_1820();write_1820(0xcc);write_1820(0xbe);teml=read_1820(); /讀數(shù)據(jù)temh=read_1820();sensor_data_value0=teml;sensor_data_value1=temh;/處理數(shù)據(jù)部分/uint16 DataChange(void)uint8 temh,teml;uint16 num;read_data();teml=sensor_data_value0;

15、temh=sensor_data_value1;num= temh;/將兩個(gè)字節(jié)整合到一個(gè)unsigned int中num<<=8;num |= teml;num=num*0.0625*100;return(num);/返回值void wendushuzhi(void) uint8 n; unsigned int m=0; unsigned int T; init_1820(); while(m<20) Delay_nus(50000); m+; T=DataChange(); /讀取溫度值，是一個(gè)4位的十進(jìn)制數(shù)，如：2345 temperature0=T/1000+48; temperature1=T/100%10+48; temperature2='.' temperature3=T%100/10+48; temperature4=T%10+48; temperature5=' ' temperature6='C' for(n=7;n>0;n-) temper