探讨CC2530为基础的无线温度传感器网络设计
探讨 CC2530 为基础的无线温度传感器网络设
计
摘要：文章针对以 CC2530 为基础的无线温度传感器网络设计进行讨论,并从硬件系统设计、
软件系统设计以及系统测试等方面入手展开论述,希望能够为无线温度传感器网络的有效设计提
供一定的参考和借鉴。
关键词：CC2530; 无线; 温度传感器; 网络设计;
Design of wireless temperature sensor network based on CC2530
Yu Hong
Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co., Ltd
Abstract：This paper discusses the design of wireless temperature sensor network based on
CC2530,and discusses the hardware system design,software system design and system test,hoping to
provide certain reference and reference for the effective design of wireless temperature sensor
network.
0 引言
所谓的无线传感器网络,实际就是在特定的检测区域当中进行海量微型传感器节点的设置,并利
用无线通信的方式构建一个自组织网络,对这种网络进行应用,能够对相关领域的发展产生巨大
的促进作用,特别是以 CC2530 为基础,对无线温度传感器网络进行设计,不仅能够提升该网络的
稳定性,还能使测温精度得到显着的提升,这对于无线温度传感器网络综合效用的发挥具有非常
重要的意义,因此,有必要针对相关内容进行深入的研究。
1 硬件系统构成及设计
本设计主要是由一个 ZigBee 中心节点以及多个终端节点构成的,其中,环境温度信息的采集主要
由终端节点上设置的温度传感器负责,而中心节点在接收到相关信息以后则会向计算机进行反
馈。具体网络结构如图 1。
图1 网络结构图
1.1 终端节点硬件构成
从某种程度上来讲,无线传感器网络节点属于微型嵌入式系统,通过各节点的组合能够为无线传
感网络构建一个基础支持平台。而本设计中的无线传感器网络终端节点硬件则主要是由独立按
键模块、传感器模块、电源模块、发光二极管显示模块、下载接口模块以及信息收发模块构
成。
第一,电源模块。涉及到多个阻容元件、电池接口插针、AMS1117 稳压芯片(输出电压 3.3V)以
及自锁开关等内容。
图2 电源模块原理图
第二,传感器模块。主要应用三位插座接口,其与温度传感器的接地管角、数据接口以及电源接
口相连接,且电源及数据接口会与一个上拉电阻相连(5kΩ)。由于在本设计当中,使用的是直接插
入传感器的方式,所以应用的线路较短,并不是必须要进行上拉电阻的连接,若测量环境较为恶劣,
可以使用较长的导线对终端模块以及传感器进行连接,以此来保证收发模块的工作环境,为处理
器的正常运行提供支持,使芯片的使用寿命能够得到适当的延长。但需要注意的是,在这种情况
下,必须要连接上拉电阻。
第三,发光二极管显示模块涉及到分压电阻以及发光二极管两部分,能够对程序运行工况进行显
示。
第四,独立按键模块。该模块以四角按键为主,模块当中设有上拉电阻,且按键能够与发射模块进
行灵活的连接,在本终端模块当中涉及到两路相对独立的按键电路,其中一路主要用于程序调试,
另一路则用于复位。
1.2 协调器节点硬件构成
这里的无线传感器网络协调器节点在硬件方面主要涉及以下内容,即:RS232 串口模块、独立按
键模块、发光二极管显示模块、LCD 液晶屏显示模块、下载接口模块、CC2530 发射系统以及
电源模块等。具体如图 3所示。
图3 协调器节点硬件构成图
在电源模块方面,协调器与终端节点的构成大致相同,但由于协调器要根据具体要求对网络当中
的信息进行不断的查询,所以,需要从外部接入稳定的电源,并且要以终端电源模块为基础,加设稳
压源接口。而协调器的独立按键模块、发光二极管显示模块以及下载接口模块的原理则与终端
节点相同,不同的是需要连接 4只LED 灯,同时也增加了 3个独立按键[1]。
LCD 液晶模块是以点阵液晶为主的,按照128X64 的标准进行排列,而数据传输则需要通过 SPI 总
线传输来实现。
RS232 串口模块能够对计算机以及单片机通信接口进行连接,可以将终端节点反馈回来的温度阈
值、实时温度以及传感器 ID 等信息通过协调器上传到计算机当中,并由上位机监控软件进行信
息的显示、分析和储存。
导航按键以 A/D 读取模式为主,其键值涉及到五个方向,即上、下、左、右以及中间。
2 软件系统设计及实现
软件流程图如图 4所示。
图4 软件流程图
2.1 传感器节点软件设计
该项设计涉及到主程序以及数据采集子程序等方面的设计,在对传感器节点进行通电以后,传感
器会对底层模块展开初始化处理,在搜索网络的同时加入其中,并向协调器进行地址信息的发送,
随后开始休眠。而休眠以后,微处理器会将射频模块以及传感器模块关闭,直到定时器中断进行
唤醒。在定时器发出唤醒信号以后,微处理器开始进入工作状态,在对温度信号数据进行采集的
同时,会在简单进行滤波处理以后,向协调器进行数据信息的发送。
对于数据采集方面的子程序而言,读取 MAX6675 温度数据是一项非常关键的工作,由于
MAX6675 和CC2530 间是以 SPI 通信为主的,对数据进行一次全面的读取,需要消耗 16 个时钟周
期,而数据读取操作主要是在 SCK 下降沿实现的。当 MAX6675 的CS 引脚从高电平变为低电平
时,芯片会在数据采样的同时,进行 A/D 转换。而在 CS 引脚电平从低电平变为高电平时,则A/D
转换会随之停止,并且会将已经完成转换的数据向外传输。MAX6675 的SO 端口能够进行 16 位
数据的输出。其中 D0 位是三态,D1 位是 MAX6675 标识符,D2 位用于进行热电偶断线情况的测
试,D3-D14 主要是温度数据,D15 则没有实际作用。而 12 位数据位所对应的温度值则包括
1023.75℃的最大值和0℃的最小值。在热电偶进行温度读取时,芯片会在初始化延迟一段时间以
后将AD 转换完成,随后CS 会置于 0,并进行 16 位数据的输出,而通过 16 位数据的读取即可获得
12 位温度数据。
2.2 协调器节点程序
摘要：
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探讨CC2530为基础的无线温度传感器网络设计 摘要：文章针对以CC2530为基础的无线温度传感器网络设计进行讨论,并从硬件系统设计、软件系统设计以及系统测试等方面入手展开论述,希望能够为无线温度传感器网络的有效设计提供一定的参考和借鉴。关键词：CC2530;无线;温度传感器;网络设计;DesignofwirelesstemperaturesensornetworkbasedonCC2530YuHongElectricPowerResearchInstituteofYunnanPowerGridCo.,Ltd Abstract：Thispaperdiscussesthedesignofwire...
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作者：闻远设计
分类：社科文学类资料
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时间：2023-05-24
