基于CC2530温湿度采集系统课程设计报告(2)

2019-09-02 17:29

降沿之后,释放 DATA(恢复高电平)。

(2)测量时序(RH 和 T):

发布一组测量命令(‘00000101’表示相对湿度 RH,‘00000011’表示温度 T)后,控制器要等待测量结束。这个过程需要大约 11/55/210ms,分别对应 8/12/14bit 测量。确切的时间随内部晶振速度,最多有±15%变化。SHTxx 通过下拉 DATA 至低电平并进入空闲模式,表示测量的结束。控制器在再次触发 SCK 时钟前,必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。检测数据可以先被存储,这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。接着传输 2 个字节的测量数据和 1 个字节的 CRC 奇偶校验。 需要通过下拉 DATA 为低电平,uC以确认每个字节。所有的数据从 MSB 开始,右值有效(例如:对于 12bit 数据,从第 5 个SCK 时钟起算作 MSB; 而对于 8bit 数据, 首字节则无意义)。用 CRC 数据的确认位,表明通讯结束。如果不使用 CRC-8 校验,控制器可以在测量值 LSB 后,通过保持确认位 ack 高电平, 来中止通讯。在测量和通讯结束后,SHTxx 自动转入休眠模式。

(3)通讯复位时序:

如果与 SHTxx 通讯中断,下列信号时序可以复位串口:当 DATA 保持高电平时,触发SCK 时钟 9 次或更多。在下一次指令前,发送一个“传输启动”时序。这些时序只复位串口,状态寄存器内容仍然保留。

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二 系统分析

嵌入式温湿度采集系统是一种基于CC2530和数字温湿度传感器SHT10的温湿度采集系统。该系统采用Zigbee无线通信技术结合传感器,通过运用Zigbee协议架构组建无线传感网络,实现主从节点的数据采集和传输,以及一点对多点,两点之间的通信。并且也是基于Zigbee协议栈的中心节点和终端节点的协议传输,主要是从Zigbee协议栈网络层里AODV路由协议着手,在网络层通过AODV路由协议进行节点间的连接以及数据的收发。

2.1具体步骤描述

1、给智能主板供电(USB 外接电源或 2 节干电池);

2、将一个无线节点模块插入到带 LCD 的智能主板的相应位置;

3、将温湿度及光电传感器模块插入到智能主板的传感及控制扩展口位置; 4、将 CC2530 仿真器的一端通过 USB 线(A 型转 B 型)连接到 PC 机,另一端通过 10Pin下载线连接到智能主板的 CC2530 JTAG 口(J203);

5、将智能主板上电源开关拨至开位置。按下仿真器上的按钮,仿真器上的指示灯为绿色时,表示连接成功;

6、使用 IAR7.51 打开“?\\OURS_CC2530LIB\\lib10(HumiTempLight)\\ IAR_files”下的HumiTempLight.eww 文件,下载运行程序;

7、观察 LCD 上温度、湿度和光照强度的变化;

8、用一个物体挡住光照传感器的光线,观察 LCD 上光照强度数据的变化;

9、向温湿度传感器吹一口气体,观察 LCD 上温湿度数据的变

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2.2 程序流程图

开始 系统时钟初始化 LCD初始化 读取温湿度数据 显示温湿度数据 AINO通道采样初光照数据采集 显示光照数据

图1-1 系统程序流程图

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三 详细设计

本设计是基于CC2530的温湿度数据采集系统设计。因此,其重点是温湿

度数据采集设计的实现,主要可分为二大部分,一是实现无线传感的硬件模块;二是实现无线传感的软件支持,也就是基于Zigbee协议架构的编程。

实现温湿度数据采集的硬件部分主要包括:无线传感基本结构、无线传感实现原理、本设计所使用的实验箱以及软件支持、常见的无线传感模块以及实现基于CC2530的温湿度采集系统节点模块设计。

实现温湿度数据采集的软件部分主要包括:Zigbee协议栈整体架构、Zigbee协议栈网络层、AODV路由协议。

3.1实现温湿度数据采集的硬件部分

嵌入式温湿度采集系统设计的硬件部分可以大体有无线传感基本结构、无

线传感实现原理、本设计所使用的实验箱以及软件支持、常见的无线传感模块以及实现基于CC2530的温湿度采集系统节点模块设计等组成。其具体内容如下: 3.1.1无线传感基本结构及实现原理

无线传感器网络在设计目标方面是以数据为中心的,在无线传感器网络中,因为节点通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中,所以除了少数节点需要移动以外,大部分节点都是静止不动的。在被监测区域内,节点任意散落,节点除了需要完成感测特定的对象以外,还需要进行简单的计算,维持互相之间的网络连接等功能。并且由于能源的无法替代以及低功耗的多跳通信模式节,设计无线传感节点时,有效的延长网络的生命周期以及节点的低功耗成为无线传感器网络研究的核心问题,其无线传感节点模型如下图1-2所示。

无线传感网络的建立是基于传感器加无线传输模块的,传感器采集的数据,简单处理后经过无线传输模块传到服务器或应用终端。目标、观测节点、传感节点和感知视场是无线传感器网络所包括的4个基本实体对象。大量传感节点随机部署,单个节点经过初始的通信和协商,通过自组织方式自行配置,形成一个传输信息的单跳链接或一系列无线网络节点组成的网络,协同形成对目标的感知视

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场。传感节点检测的目标信号经过传感器本地简单处理后通过单播或广播以多跳的方式通过邻近传感节点传输到观测节点。用户和远程任务管理单元则能够通过卫星通信网络或Internet等外部网络,与观测节点进行数据信息的交互。观测节点向网络发布查询请求和控制指令,接收传感节点返回的目标信息。

节点定位系统 移动系统 传感器 模块 转换 处理器 存储器 无线通信 模块 电源 电源自供电系统

图1-2 无线传感节点模型

3.1.2使用的实验箱以及软件支持

物联网创新实验系统IOV-T-2530采用系列传感器模块和无线节点模块组成

无线传感网,扩展嵌入式网关实现广域访问,可实现多种物联网构架,完成物联网相关的各种传感器的信息采集、无线信号收发、Zigbee网络通讯、组件控制全过程。该工具箱提供了无线传感网通信模块、基本的传感器及控制器模块、嵌入式网关、计算机服务器参考软件等。 3.1.3实现温湿度采集系统节点模块设计

实验系统包含4个无线传感网通信节点和一个无线网络协调器。其中具体情况如下:

无线节点模块:主要有射频单片机构成,MCU是TI的CC2530,2.4G载频,棒状天线。

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