CC2530 的 ZigBee 的温度监控系统课程设计报告.pdf-资料库

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日照职业技术学院电子信息工程学院物联网应用技术专业无线通信设计与应用课程设计报告题目: CC2530 的 ZigBee 的温度监控系统学号: 201725160325 姓名: 李沅龙班级: 2017 级物联网三班指导老师: 陈峰

日照职业技术学院课程设计目录一、绪论 ............................................................................................. 2 二、温度监控系统总体设计与实现 .................................................. 3 (一) 系统整体结构 ........................................................................... 3 (二) 系统实现功能 ........................................................................... 3 (三) 方案具体流程 ........................................................................... 3 三、温度监控工作原理 ...................................................................... 7 (一) 技术说明 .................................................................................. 7 (二) ZigBee 协议栈结构 ................................................................... 8 (三) Zstack 协议栈结构 .................................................................... 9 四、系统设计 ................................................................................... 10 (一) ZigBee 硬件设计 ..................................................................... 10 (二) 协调器节点设计 ..................................................................... 10 (三) 温度传感器 ............................................................................ 11 (四) 电源电路设计 ......................................................................... 11 五、系统实现 ................................................................................... 12 六、总结 ........................................................................................... 12 七、致谢 ........................................................................................... 13 八、参考文献 ................................................................................... 13 第1页共 13 页

日照职业技术学院课程设计一、绪论 ZigBee 技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。 ZigBee 是一种无线连接，可工作在 2.4GHz(全球流行)、 868MHz(欧洲流行)和 915 MHz(美国流行)3 个频段上,分别具有最高 250kbit/s、20kbit/s 和 40kbit/s 的传输速率，它的传输距离在 10-75m 的范围内,但可以继续增加。 ZigBee 是一种物联网无线数据终端，利用 ZigBee 网络为用户提供无线数据传输功能。该产品采用高性能的工业级 ZigBee 方案，提供 SMT 与 DIP 接口，可直接连接 TTL 接口设备，实现数据透明传输功能；低功耗设计，最低功耗小于 1mA；提供 6 路 I/O，可实现数字量输入输出、脉冲输出；其中有 3 路 I/O 还可实现模拟量采集、脉冲计数等功能。该系统可以应用到智能家居领域从而节省人力和能源，具有非常广阔的应用前景和研究价值。Zigbee 以其低成本、低数据速率、超低功耗的特点满足了当前无线传感网络技术的应用与普及。第2页共 13 页

日照职业技术学院课程设计二、温度监控系统总体设计与实现 (一) 系统整体结构基于 Z-Stack 协议栈构建一个无线传感器网络。系统由协调器节点和两个终端节点组成。协调器的硬件系统中包括 CC2530 通信模块、串口转 USB 模块和电源电路模块等，其中串口转 USB 模块负责转换 CC2530 模块与 PC 机的通信信号。其主要功能是负责接收无线传感器节点发送来的消息，并向传感器节点发布网络控制信息，同时与 PC 机进行数据交换 , 向电机发送指令控制电机转动。 (二) 系统实现功能为了更方便快捷的监控环境温湿度，文中针对有线温度监测系统布线复杂、成本偏高以及后期维护不便的问题，结合无线传感器网络技术，设计和实现了一种基于 ZigBee 技术的温度监测系统。通过温度传感器监测环境温度，如果温度过高，启动风扇。 (三) 方案具体流程 First：ZigBee 协调器以固定的周期发送查询光照的指令给终端，即温度传感器（温度采集节点），同时监听设备端口，接受节点返回的数据。开始第3页共 13 页

日照职业技术学院课程设计初始化组建网络接受节点消息是否为终端继续监听结束否是定时发送查询指令图 1 协调器监听工作流程图 Second：温度采集节点接收到 ZigBee 协调器发送过来的温度采集指令后，从传感器取得当前的温度信息，将其打包成协议格式的指令返回给 ZigBee 协调器。开始初始化加入网络接收指令读取温度第4页共 13 页发送温度

日照职业技术学院课程设计结束图 2 温度采集节点工作流程 Third：ZigBee 协调器接收到温度采集节点返回的数据后,对采集的温度与设定的温度值进行比较，若当前的温度值高于用户设定的温度值时，向电机发送开指令，并将收到的数据通过串口打印出来。开始初始化创建网络发送指令建立绑定发送温度采集网络接收数据否温度>25 度是生成关风扇指令生成开风扇指令发送指令串口打印第5页共 13 页

日照职业技术学院课程设计结束图 3 协调器工作流程图 Last：节点接受网关消息并控制电机。开始初始化加入网络接受命令否判断是否 M1 关风扇是开风扇灯闪烁结束图 4 电机工作流程图第6页共 13 页

日照职业技术学院课程设计三、温度监控工作原理 (一) 技术说明蜜蜂在发现花丛后会通过一种特殊的肢体语言来告知同伴新发现的食物源位置等信息，这种肢体语言就是 ZigZag 行舞蹈，是蜜蜂之间一种简单传达信息的方式。借此意义 Zigbee 作为新一代无线通讯技术的命名。在此之前 ZigBee 也被称为“HomeRF Lite”、“RF- EasyLink”或“fireFly”无线电技术，统称为 ZigBee。简单的说，ZigBee 是一种高可靠的无线数传网络，类似于 CDMA 和 GSM 网络。ZigBee 数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的 75m 到几百米、几公里，并且支持无限扩展。与移动通信的 CDMA 网或 GSM 网不同的是，ZigBee 网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个 ZigBee“基站”却不到 1000 元人民币。每个 ZigBee 网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个 ZigBee 网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。第7页共 13 页

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