基于Zigbee协议的无线温度传感器设计
关键词:ZigBee,CC2430,DS18B20
Design of temperature wireless detection device based on ZigBee
ABSTRACT
With the development of wireless communication technologies, the trend in development of industrial detection in future is wireless detection of the temperature achieved by use of wireless sensor network. Wireless sensor network is formed by a large number of cheap micro-sensor nodes and composes a network through wireless communication, in order to coordinately perceive, collect and process the real-time information of object detection in the network coverage area, and send to observes. ZigBee technology is a wireless communication technology. The technology’s characteristics are low –cost, low-power, close-up and low-complexity and low-rate. It is the first choice of technology platform to build wireless sensor network.
本文在深入研究 Zigbee 技术,设计了适用于现场温度检测的网络结构, 构 建 了 底 层 为 若 干 终 端 节 点 ,中 间 层 为 数 据 协 调 节 点 ,上 层 为 通 用 计 算 机 的 多层网络结构。本文采用 TI 公司生产的 ZigBee SOC 解决方案 CC2430 无 线 单 片 机 作 为 节 点 装 置 的 硬 件 核 心 。采 用 源 代 码 公 开 ,易 移 植 、易 维 护 、易 扩展、代码空间较小(不超过 32KB)的 Z-Stack 协议栈作为网络通信协议。 选择高精度数字式温度传感器 DS18B20 进行节点数据的检测,组成了低成 本、低功耗、高效率的现场参数无线检测装置。
ABSTRACT ...................................................................................................................................................................... 2 目 录 ...................................................................................................................................................................................3 第一章 绪 论 ................................................................................................................................................................... 5
1.1 研究背景...........................................................................................................................................................5 1.2 无线传感器网络简介......................................................................................................................................5 1.3 国内外无线传感器网络的研究历程.............................................................................................................6 1.4 无线传感器网络的应用前景 .........................................................................................................................8 1.5 本文章节安排 ..................................................................................................................................................9 第二章 ZigBee 协议介绍 ............................................................................................................................................10 2.1 ZigBee 协议的起源 .......................................................................................................................................10 2.2 ZigBee 技术的特点和应用 .........................................................................................................................10 2.3 ZigBee 技术规范 .......................................................................................................................................... 12
2
目录
摘要.................................................................................................................................................................................... 1
The paper completes the design of the hardware and programs the codes on the CC2430 and micro-chip. ZigBee wireless sensor networks can replace the traditional temperature detection devices, since the traditional temperature detection device is complicated equipment, requires a lager number of wires, and is not easy to change the location of monitoring points. This paper provides new solution to design of temperature wireless detection devices and application of actual network. Keywords: ZigBee,CC2430,DS18B20
基于ZigBee的无线温湿度传感器网络设计与实现
Ab t a t: e e a e s v r l e u r me t o e e v r n n a e e a u e a d h mi i u n r d c o d s in fc r s a c r e — sr c Th r r e e a q ie n sf rt n io me tltmp r t r n u d t d r g p o u t n a c e t e r h p o s r h y i i n i i e c S S T on e i n l a d q i k ymo i rt e e io me tltmp r t r n mi i a df c so h r wb c so h C . o c v ne t n u c l y n t h nvr n n a e e a u a d hu d t n o e y o u nt e d a a k ft ewi e e r t r r mp au et e
展 等优 点 。
关键词 :i e ; 传感 器 网络 ; 度 ; 度 Z B e无线 g 温 湿
中图分 类号 :P 9 T 3 文献 标识码 : A 文章 编号 :6 3 6 9 2 1 )7 0 6 - 4 1 7 — 2 X(0 2 0 — 17 0
基于ZigBee的无线温度检测系统设计
摘要传统的多点分布式温度检测系统多采用有线传输方式,然而随着分布式节点的不断增加,布线复杂程度和成本也急剧增加,给系统的设计,维护和升级带来了诸多困难。
ZigBee是一种崭新的近程无线网络通信技术,是为了满足小型廉价设备的无线联网和控制而制定的标准,主要适用于自动控制和远程控制领域,。
本设计基于ZigBee技术,采用CC2430作为温度检测系统芯片,应用2.4GHz ISM波段,满足低成本,低功耗的要求。
本设计首先介绍了课题研究的意义,ZigBee技术的应用范围以及ZigBee技的发展现状。
其次,详细介绍Zigbee技术低功耗、低成本以及网络容量大等特点和符合Zigbee通信协议的硬件开发平台CC2430。
最后,完成温度检测系统的硬件设计以及软件流程图的设计。
温度检测系统的硬件部分是以CC2430为控制核心,加上一些外围电路组成控制系统,包括A/D 转换电路、显示电路、USB接口转换电路等,实现对分散节点的温度采集,采集后的温度实时地显示。
本设计可以有效满足工农业检测过程中对多测点、移动性及便捷性等方面的要求,并且能够有效解决有线网络的布线难题和成本问题,具有十分广阔的应用前景。
软件部分主要是传感器,协调器等系统流程图的设计,详细描述整个系统的工作过程。
关键词:ZigBee;CC2430;无线传感器网络;温度采集AbstractTraditional multi-point distributed temperature detection system using wire transmission, with the distributed nodes increases ceaselessly, the wiring complexity and costs also increased dramatically, to system design, maintenance and upgrade brings a lot of difficulties.ZigBee is a new short-range wireless communication technology, in order to meet the needs of small cheap equipment wireless networking and control standards, mainly applicable to the field of automatic control and remote control,. The design is based on ZigBee technology, using CC2430 as the temperature detection system using 2.4GHz chip, ISM band, meet the low cost, low power requirements.This paper first introduces the significance of the research, the application of ZigBee technology and ZigBee technology and development status.Secondly, introduces Zigbee technology of low power consumption, low cost and network capacity is big wait for a characteristic and the communication protocol with the Zigbee hardware development platform CC2430.Finally, the completion of the temperature detection system hardware design and software flow diagram design. The temperature detection system hardware is part of the CC2430 as the control core, plussome peripheral circuits to form control system, including the A/D conversion circuit, display circuit, USB interface conversion circuit, the temperature detection, so as to realize temperature of various state monitoring and other functions. The software part is the main sensor, coordinator and the flow chart of the system design, detailed description of the working process of the system.Key words:ZigBee; CC2430; wireless sensor network; temperature acquisition目录摘要 (I)Abstract .............................. 错误!未定义书签。
基于Zig+Bee的无线温度传感器网络的设计
2009年第28卷第4期传感器与微系统(TransducerandMierosystemTechnologies)69彳廿pppqp讪.≈设计与制造I崎、毋《Rt一一《^、o’基于ZigBee的无线温度传感器网络的设计木刘外喜1,胡晓1,唐冬1,郑晖1,吉国平2(1.广州大学机械与电气工程学院,广东广州510006;2.中国人民解放军91708部队.广东广州510320)摘要:介绍了一种由无线传感器节点、网关、控制端构成的无线多点温度传感器网络的设计,阐述了系统的功能、组成以及各部件的主要设计方法。
实验表明:本系统具有低功耗、低成本、精度可编程、可远端控制等特点。
关键词:ZigBee;无线温度传感器;可编程中图分类号:TP216文献标识码:A.文章编号:1000—9787(2009)04—0069一03DesignofwirelesstemperaturesensornetworkbasedonZigBeetechnology串LIUWai.xil,HUXia01,TANGDon91,ZHENGHuil,JICuo-pin92(1.CollegeofInformationandElectromechanicalEngineering,GuangzhouUmversity,Guangzhou510006,China;2.PLA,91708Unit,Guangzhou510320,China)Abstract:Awirelesstemperature舱Ii¥ornetwork,whichconsistswirelesssensornode,gatewayandcontrolnode,isexpounded.Thefunction,constituentandmaindesignmethodofeverypartofthissystemisshown.Testresultsshowthatthissystemhaslotsofadvantages,includinglow-power,low—cost,precisionprogrammableandremotecontr01.Keywords:ZigBee;wirelesstemperaturesensor;programmable0引言在大多数应用中,温度监测是一个长期的过程,同时,温度传感器网络具有大规模布放、数据量小的特点,所以,温度传感器网络需要一个无线、低功耗、低成本、低数据率的解决方案。
基于ZigBee协议的温度湿度无线传感器网络
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0 引 言 温度和湿度与工农业生产及人民生活密切相关 。如 ,
仓库 、农田 、生产过程 ,湿度过大会引起粮食霉变和变质 ;温 度变化会影响粮食品质 ;精密仪器 、半导体器件会因过温 、 过湿而性能降低 [1 ] 。另外 ,随着人们的生活质量的提高 , 对室内环境的高要求也需要对温度 、湿度的实时监控 ,可见 温度 、湿度传感器的应用范围是很宽的 。
第 7期 辛 颖等 :基于 Zig Bee协议的温度湿度无线传感器网络 38
误差不超过 ±1 ℃,在环境的相对湿度为 10 % ~90 % RH 的测量范围内 ,误差不超过 ±3 % RH ,可主要用于温室种 植 、各种禽兽养殖场及仓库厂房的温度湿度监控 。 1 系统结构
2 8 传感器与微系统 ( Transducer and M icrosystem Technologies) 2006年 第 25卷 第 7期
前沿技术
基于 Z ig Bee协议的温度湿度无线传感器网络3
辛 颖 , 谢光忠 , 蒋亚东
(电子科技大学 光电信息学院 ,四川 成都 610054)
Chengdu 610054, Ch ina)
Abstract: The w ireless temperature and hum idity smart data2collecting sensor network is discussed. The hardware and the software of sensor node are introduced. The sensor system based on Zig Bee p rotocol surmounts defect of wired sensor network and avoid the high2energy cost of other w ireless technology. The node is low2cost, network capability is large, also the lifetime circle is long. Experimental result imp lies that the accuracy of this system is 1 ℃ in temperature and 3 % RH in hum idity. It can be w idely used in environment detection. Key words: temperature; hum idity; w ireless; sensor network; Zig Bee
基于ZigBee的无线温度监测系统设计
De i n o r l s e pe a ur o t r ng s s e a e n Zi Be sg f wi e e s t m r t e m nio i y t m b s d o g e D N igh E Q a O G Qn —e.H i n
Ab ta t n o d rt v i h r o n s s c s d f c ly t i n n i tn n e a rmoe w r ls e e au e s r c :I r e O a od s o t mi g u h a i u t o w r g a d man e a c , e t ee s tmp rt r c i i i mo i r g s se n ti y tm b s d o Z g e H p o o e w i h i c u e tmp r t r c l c in w r ls t n miso , s ra on a e n iBe W S rp s d h c n l d d e e au e ol t , i e e s r s si n e o a e l i
基 于 Zg e iB e的 无 线 温 度 监 测 系统 设 计
董庆 贺 何 , 倩
(. 1 桂林电子科技大学 电子工程 与 自动化学 院, 广西 桂林 5 10 40 4; 2 桂林 电子科技 大学 信息与通讯技术广西重点 实验室, 西 桂林 5 10 . 广 4 04)
(q @ g e.d .n d h ute u c)
Ke o d :t er uecl c o;Wi l sSno e ok( N ;dt o t ig yw r s e mp a r o et n t l i r e esr t r WS ) a m n o n es N w a i r
ZigBee无线传感网温度监测系统设计
Abstract: This paper introduces the architecture of wireless sensor networks,proposes a design method of wireless sensor network for temperature detection system,which based on the ZigBee technology. The system gathers the temperature data,which is transferred to the PC machine through the data collection node,the coordinator node and the composition of ZigBee network,and then a unified analysis and processing are carried out. The system can also be applied to the other fields. Key words: ZigBee; wireless sensor network; collection node; coordinator
2 所示。
图 2 PIC 与 MRF24J40MA 连接
1. 1. 3 ZigBee 无线通信模块 这 一 模 块 采 用 的 是 Microchip 公 司 的
基于ZigBee技术的无线温度传感器网络节点的设计的开题报告
基于ZigBee技术的无线温度传感器网络节点的设计的开题报告一、课题来源随着物联网技术的发展,传感器网络在各个领域的应用也越来越广泛。
无线传感器网络是其中的重要组成部分。
其中,基于ZigBee技术的无线传感器网络因其低功耗、自组织、自修复等特点,逐渐受到人们的关注和应用。
本课题旨在设计一种基于ZigBee技术的无线温度传感器网络节点,用于监测温度变化,广泛应用于农业、医疗、工业自动化等领域。
二、研究目的本研究的主要目的是设计一种基于ZigBee技术的无线温度传感器网络节点,用于实时监测温度变化,并将数据通过无线传输到基站或云端服务器中。
具体研究内容如下:1. 设计和实现温度传感器节点硬件电路。
2. 编写ZigBee协议栈和驱动程序,实现无线通信。
3. 通过集成开发环境编写嵌入式代码,实现温度数据的采集和传输。
4. 实现与基站或云端服务器的数据交互。
5. 测试和优化设计的无线温度传感器网络节点。
三、研究方法1. 硬件设计:使用Altium Designer或Eagle软件,设计节点的硬件电路图和PCB布局图。
2. ZigBee协议栈和驱动程序:使用ZigBee协议栈开发工具(如Z-Stack),编写ZigBee协议栈和驱动程序。
3. 嵌入式代码编写:采用Keil或IAR等集成开发环境,编写嵌入式代码实现数据采集和传输。
4. 数据交互:使用串口、TCP/IP协议等方式,实现节点和基站或云端服务器的数据交互。
5. 测试和优化:对设计的节点进行测试和优化,确保其稳定可靠,并满足应用需求。
四、研究意义本研究的成果有以下几个方面的意义:1. 实现了基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的设计,为该领域的应用提供了有力的支持。
2. 通过监测温度变化,为农业、医疗、工业自动化等领域提供了一种实时、可靠的数据采集方法。
3. 该传感器节点具有低功耗、自组织、自修复等特点,具有较高的可靠性和稳定性。
4. 为未来基于ZigBee技术的传感器网络的发展和应用提供了有益的经验和思路。
基于_zigbee_的无线测温实验
基于ZigBee的无线测温系统摘要:本实验采用TI公司的cc2430作为核心,利用了该芯片上丰富的资源,实现小车的zigbee无线控制和实时测量温度。
Zigbee 是IEEE 802.15.4 协议的代名词,主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备,是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。
本实验中,打开 IAR 开发环境,打开程序工程,接上仿真器,并把仿真电缆连到 CC2430 模块上,把程序下载到两个模块上,两个模块之间通过 PC 机串口发送命令到另一个模块,另一个模块的 zigbee 放在小车上,可以驱动小车按照预定的轨迹前进,并实时测量温度值,显示到电脑界面上。
关键词:无线通信,实时测量显示目录1 引言 (3)2 功能概述及方案设定 (3)2.1 功能概述 (3)2.2 具体方案设定 (4)2.2.1 小车控制模块设计 (5)2.2.2 无线通信模块设计 (7)2.2.3 测温模块设计 (12)3 总结 (14)1 引言当今社会,科学技术日新月异,时代前进的步伐越迈越宽,应用自动化设备,计算机处理,现代化通讯,数字化信息,现代化显示设备等高新技术而建立的现代化智能,监控等系统已经得到充分的发展与应用,智能通信也就应运而生。
同时,在建设以人为本的和谐社会的过程中,智能通信能够完成考古发掘,海底揭密,宇宙探索等危险作业,以保证人身安全。
凭借参加本次课外实验机会,我们能够对嵌入式系统的开发有进一步的学习和理解。
CC2430是一颗真正的系统芯片(SoC)CMOS解决方案。
这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段应用对低成本,低功耗的要求。
它结合一个高性能2.4GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。
CC2430包含一个DMA控制器,集成了4个振荡器用于系统时钟和定时操作,也集成了用于用户自定义应用的外设,CC2430内集成的其他外设有: 实时时钟;上电复位;8通道,8-14位ADC;可编程看门狗;两个可编程USART,用于主/从SPI或UART操作。
ZigBee无线传感网温度监测系统设计
线传感器网络的通信协议 , 能最大可能 的节省 网络 中能量 , 随时接 人 大 量节 点 , 有 高 容错 性 , 鲁 可 具 强 棒性 , 逐渐成为了无线传感器 网络的首选网络协议。 目前 , 于 Zge 技 术 的无 线 传感 网络 开始 应用 在 基 i e B
车辆 管理 、 军事 技 术 、 城市 建 设 、 灭火 救 援 、 境 科 环 学、 文物保 护 、 食贮 藏 、 菜 栽 培 、 物 研究 、 害 粮 蔬 生 灾 监测 、 远程 医疗 等方 面 。
星型网络拓扑结构。每个传感器节点通过 Zg e i e B 无 线 网络把数 据传 给 协调 器 , 然后 协 调 器将 数 据通
C o g ig4 0 6 ,C i ) h n qn 0 5 hn 0 a
Absr c : Th spa e nr d e h r h tcu e o r ls e s rn t r s,p o o e e in me o ta t i p ri to uc st e a c ie t r fwiee s s n o ewo k r p s sa d sg t d h o r ls e s rn t r o e fwie e s s n o ewo k fr tmpea u e d tci n s se , ih b s d o h g e t c n lg . e r t r ee t y tm wh c a e n t e ZiBe e h o o y T o h s se g t e st e t mp rt r t whih i r n fre o t e PC c i e t rug e d t o lcin y tm a r h e e au e daa, h c s ta se r d t h ma h n o h t aa c l to h h e n de, e o r i tr n d a d t e c mp sto f ZiBe n t r o h t c o dnao o e n o o iin o g e ewo k, a t e a u i e a ay i a d h nd h n n f d n lss n i p o e sn r a re u .T e s se c n a s e a p id t e o e il s r c s i g a e c ri d o t h y tm a lo b p le o t t rfed . h h Ke r y wo ds:Zi Be g e; wiee s sns rn t r r ls e o ewo k;c le to o e;c od n tr o lc in n d o riao
基于ZigBee技术的无线温湿度传感器的设计的方法的探讨
基于ZigBee技术的无线温湿度传感器的设计的方法的探讨1 技术背景随着科技的飞速发展,计算机技术、传感器技术以及通信技术的不断进步,越来越多的电子产品应用到人们的生活,促使的人们的生活更加电子化、智能化。
无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、现代网络技术及无线通讯技术和分布式信息处理技术,是当前在国际上备受关注、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。
无线传感器技术成为人们公认的21世纪最重要的技术之一。
对于室内温湿度采集技术,我国现在存在的主流有三种形式,一是现场总线温湿度采集系统,二是数字式温湿度采集系统,三是基于单片机的无线网络温湿度采集系统。
这些技术存在布线困难,传输速率较低,耗能较大、新增监测点工序繁琐等特点。
ZigBee 技术应用在无线传感器网络中,是一种具有统一标准的短距离无线通信技术。
它能够弥补其他无线短距离传输方案在应用场合中的不足,具有近距离、低功耗、低速率、低成本等优点。
设计基于ZigBee技术的无线温湿度传感器顺应了科技的发展。
2 ZigBee技术简介2.1ZigBee规范简介ZigBee技术的命名来源于人们对蜜蜂采蜜的过程的发现,蜜蜂体积小,所需能量小,又能传送食物能量、位置、方向等信息,所以人们用ZigBee技术来表低成本、小体积、低能耗、低传输速率的无线通讯技术。
ZigBee协议标准采取分层结构,在IEEE802.15.4定义的底层协议基础之上ZigBee对网络层(NWK)和应用层(APL)进行了定义。
在四层结构中每一层通过服务接入点(SAP)为上层提供一个接口提供特定的服务,数据实体提供数据传输服务,管理实体则提供所有其他的服务。
每个服务接入点都支持一定数量的服务原语来实现所需要的功能。
(2)ZigBee网络拓扑结构ZigBee网络组网方式主要存在两种拓扑结构:星形的拓扑结构和对等拓扑结构,其中对等拓扑结构根据组网的形式又可以分为网络拓扑结构和树状拓扑结构。
