无线传感网技术及应用报告

重庆航天职业技术

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实训报告

教师：

课程：无线传感网技术及应用

学号：

姓名：

班级：物联网

日期：2016/6/16

评阅页

课程设计题目: 温度采集DS18B20

同组成员：

学生自评：设计方案由讨论组完成，大家一起做硬件DS18B20温度显示，再由大家分工把报告完成。

指导教师评语:

成绩：指导老师签名：

2016年06月24

前言

ZigBee简介ZigBee技术是一种近距离、低功耗、低速率、

低成本的无线通信技术，兼具经济、可靠、易于部署等优势，已成为无线传感器网络中最具潜力和研究价值的技术，在工业控制、环境监测、智能家居、医疗护理、安全预警、目标追踪等应用场合已展现出广阔的市场前景。

本设计利用TI公司CC2530单片机，采用DS18B20数字温度传感器，完成温度采集并通过液晶显示器显示测量温度值，测温电路简单，适合于-50~150摄氏度温度的测量。

目录

一、设计题目 (1)

二、硬件设计方案 (1)

2.1 CC2530芯片简介： (1)

2.2 芯片概述 (2)

三、CC2530模块说明 (2)

3.1 CPU 和内存 (2)

3.2 中断控制器 (2)

3.3外设 (3)

3.4 调试接口 (3)

3.5 无线设备 (3)

四、DS18B20 (4)

4.1 DS18B20工作原理 (4)

4.2 DS18B20的主要特性 (5)

五、软件设计方案 (5)

5.1 程序流程图 (5)

5.2 所需用到的部分C语言程序 (7)

5.3 实验过程及结果 (11)

六、总结 (13)

七、参考文献 (13)

一、设计题目

本次的设计题目要求是基于DS18B20的温度采集显示系统，该系统要求包含温度采集模块、温度显示模块等。其中温度采集模块所选用的是DS18B20数字温度传感器进行温度采集，温度显示模块用液晶显示屏显示。

二、硬件设计方案

2.1 CC2530芯片简介：

CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大

的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。其引脚如图1.1所示。

图2.1 CC2530芯片

2.2芯片概述

如图1.2所示是CC2530 的方框图，图中模块大致可以分为三类：CPU 和内存相关的模块；外设、时钟和电源管理相关的模块，以及无线电相关的模块。

图2.2 CC2530 的方框图

三、CC2530模块说明

3.1 CPU 和内存

CC253x芯片系列中使用的8051 CPU内核是一个单周期的8051兼容内核。它有三种不同的内存访问总线（SFR，DATA 和CODE/XDATA），单周期访问SFR，DATA 和主SRAM。它还包括一个调试接口和一个18 输入扩展中断单元。

3.2 中断控制器

总共提供了18 个中断源，分为六个中断组，每个与四个中断优先级之一相关。当设备从活动模式回到空闲模式，任一中断服务请求就被激发。一些中断还可以从睡眠模式（供电模式1-3）唤醒设备。

3.3外设

CC2530 包括许多不同的外设，允许应用程序设计者开发先进的应用。

3.4 调试接口

执行一个专有的两线串行接口，用于内电路调试。通过这个调试接口，可以执行整个闪存存储器的擦除、控制使能哪个振荡器、停止和开始执行用户程序、执行8051 内核提供的指令、设置代码断点，以及内核中全部指令的单步调试。使用这些技术，可以很好地执行内电路的调试和外部闪存的编程。

设备含有闪存存储器以存储程序代码。闪存存储器可通过用户软件和调试接口编程。闪存控制器处理写入和擦除嵌入式闪存存储器。闪存控制器允许页面擦除和4 字节编程。

3.5 无线设备

CC2530 具有一个IEEE 802.15.4 兼容无线收发器。RF 内核控制模拟无线模块。另外，它提供了MCU 和无线设备之间的一个接口，这使得可以发出命令，读取状态，自动操作和确定无线设备事件的顺序。无线设备还包括一个数据包过滤和地址识别模块。

四、DS18B20

4.1 DS18B20工作原理

DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图所示。图3.1中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。

图3.1 DS18B20 测温原理图

4.2 DS18B20的主要特性

①、独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

②、测温范围 -55℃~+125℃，固有测温误差1℃。

③、支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定。

④、工作电源: 3.0~5.5V/DC (可以数据线寄生电源)

⑤、在使用中不需要任何外围元件

⑥、测量结果以9~12位数字量方式串行传送

⑦、不锈钢保护管直径Φ6

⑧、适用于DN15~25, DN40~DN250各种介质工业管道和狭小空间设备测温

⑨、标准安装螺纹 M10X1, M12X1.5, G1/2"任选

⑩、PVC电缆直接出线或德式球型接线盒出线,便于与其它电器设备连接。

五、软件设计方案

5.1 程序流程图

程序流程图如图4.1所示。