無線傳感器數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)二：無線傳感器數(shù)據(jù)通信試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)： 在無線傳感器節(jié)點(diǎn)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)代碼基礎(chǔ)上，編寫無線通信程序，實(shí)現(xiàn)多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)之間雙向數(shù)據(jù)傳輸。二、試驗(yàn)原理： 溫濕度傳感器和單片機(jī)采取是類似IIC串行通信，和單片機(jī)相連如圖1-8所表示VDD和GND是傳感器供電引腳。SCK是時(shí)鐘引腳，在通信這個(gè)過程中，SCK信號(hào)都是有單片機(jī)控制。DATA是數(shù)據(jù)線，和單片機(jī)IO口相連。用于向傳感器發(fā)送指令和從單片機(jī)讀走數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)在時(shí)鐘上升沿生效在時(shí)鐘是高電平時(shí)保持不變。在時(shí)鐘是低電平時(shí)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。接口如圖所表示。圖1-8溫濕度接口單片機(jī)先向傳感器發(fā)送開始命令，然后開始通信，開始命令時(shí)序圖如圖所表示。在SCK高電平時(shí)，將數(shù)據(jù)線拉低，在下一個(gè)時(shí)鐘高電平期間，將數(shù)據(jù)線拉高。開始信號(hào)發(fā)送完成。圖1-9開始信號(hào)再開始信號(hào)后是命令信號(hào)，命令信號(hào)包含3位地址位（只支持000）和5位命令位組成。傳感器在接收到1byte數(shù)據(jù)時(shí)（即第八個(gè)時(shí)鐘下降沿）將數(shù)據(jù)線拉低，表示數(shù)據(jù)正確接收。在九個(gè)下降沿被釋放。命令以下表。單片機(jī)在發(fā)送完命令信號(hào)后，等候溫濕度傳感器測(cè)量完成。傳感器在轉(zhuǎn)換完成后將數(shù)據(jù)線拉低。單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，從溫濕度傳感器讀數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包含2bytes測(cè)量結(jié)果和1bytes校驗(yàn)。單片機(jī)在收到每字節(jié)數(shù)據(jù)都要將數(shù)據(jù)線拉低給出應(yīng)答信號(hào)。數(shù)據(jù)高位在前，低位在后。傳感器在測(cè)量結(jié)束和通信完成后自動(dòng)進(jìn)入休眠。詳細(xì)操作見數(shù)據(jù)手冊(cè)。時(shí)序圖如圖1-10所表示。圖1-10傳感器工作時(shí)序圖8、 計(jì)算公式溫度計(jì)算公式：濕度計(jì)算公式：三、試驗(yàn)設(shè)備： ZIGBEE無線空氣溫濕度傳感器一個(gè)、裝有試驗(yàn)軟件計(jì)算機(jī)。四、試驗(yàn)內(nèi)容： 1、建立開發(fā)工程；用MDK打開工程模板。2、把similar_i2C.c和similar_i2C.h加入到工程。將similar_i2c文件夾拷貝到工程模板目錄中。調(diào)用similar_i2C.c中函數(shù)，編寫溫度采集和濕度采集代碼在工程模板根目錄下建立sht1xx_sensor,在里面新建sht1xx.c和sht1xx.h空文件，將c加入到工程，將h文件加入到工程設(shè)置中編寫main()調(diào)用溫度采集和濕度采集函數(shù),并對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在原有程序基礎(chǔ)上，添加代碼使程序能夠依照數(shù)據(jù)計(jì)算出濕度，并顯示出來。計(jì)算濕度公式：代碼：（主函數(shù)部分）#include"arch_include.h"#include"sht1xx.h"#include"similar_i2c.h"uint16_ttemp_value;uint16_trh_value;floatg_temp;floatg_rh;intmain(void){ system_init_from_reset(); SENSOR_VBAT_ON(); SI32_PBSTD_A_enable_pullup_resistors(SI32_PBSTD_1); delay_us(100000); while(1){ temp_value=SHT15_temp_samp(); g_temp=-39.7+0.04*temp_value;//計(jì)算溫度公式 rh_value=SHT15_rh_samp(); g_rh=-4+0.0405*rh_value+rh_value*rh_value*(-2.8)/1000000+(g_temp-25)*(0.01+0.00008*rh_value);//計(jì)算濕度公式 delay_us(1000000); }}（SHT15_rh_samp函數(shù)部分）floatSHT15_rh_samp(){ uint8_tRH_data[3]; floatrh=0; simliar_i2c_transstart();//transmissionstart similar_i2c_write_byte(0x06);//sendcommandtosensor similar_i2c_write_byte(0x00);//sendvalueofstatusregister simliar_i2c_transstart(); similar_i2c_write_byte(0x05); SIMILAR_I2C_DATA_IN; delay_us(100000); SIMILAR_I2C_DATA_OUT; RH_data[0]=similar_i2c_read_byte(SIMILAR_I2C_ACK);//readthefirstbyte(MSB) RH_data[1]=similar_i2c_read_byte(SIMILAR_I2C_ACK);//readthesecondbyte(LSB) RH_data[2]=similar_i2c_read_byte(SIMILAR_I2C_NOACK);//readchecksum rh=RH_data[0]*256+RH_data[1]; returnrh;}調(diào)試結(jié)果：運(yùn)行后可得到溫度為28.42℃，濕度為68.68%rh，與現(xiàn)實(shí)相符，表示測(cè)量結(jié)果正確。五、試驗(yàn)心得：這次試驗(yàn)是在第一次熟悉傳感器基礎(chǔ)上進(jìn)行。在試驗(yàn)中第一次接觸到了KeiluVision4這個(gè)軟件。與其余相關(guān)編譯軟件差不多，一些基本頭文件導(dǎo)入，分步調(diào)試功效我也能較快進(jìn)行。只是在調(diào)試前仍需在Options中設(shè)置許多參數(shù)，以確保能夠正確地驅(qū)動(dòng)傳感器并調(diào)取傳感器數(shù)據(jù)。有些參數(shù)設(shè)置或選項(xiàng)在張老師講解下能夠清楚明白，不過也有部分設(shè)置不知道是為何要那樣設(shè)置，所以在之后一些不停調(diào)試中，有時(shí)需要機(jī)械性地記住哪些地方是需要改動(dòng)。在這一點(diǎn)上，我以為我應(yīng)該再去清楚了解，真正了解了每一步意義才能一直記住怎樣去做。除設(shè)置外，試驗(yàn)進(jìn)行也比較順利，利用資料中公式與程序中已經(jīng)有溫度查詢基礎(chǔ)上，將濕度計(jì)算公式添入進(jìn)去即可，基本都比較輕易，數(shù)據(jù)在運(yùn)行后都及時(shí)地顯示了。這一次試驗(yàn)也對(duì)傳感器有了更深了解，傳感器不但僅是一各儀器，它仍需一些程序才能正常地使用，并激發(fā)更多功效。試驗(yàn)三：無線傳感器設(shè)計(jì)試驗(yàn)一、試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)： 在之前試驗(yàn)基礎(chǔ)上，依照物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)接收協(xié)議，編寫無線傳感器代碼，實(shí)現(xiàn)無線傳感器節(jié)點(diǎn)上數(shù)據(jù)采集向物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)無線上傳。二、試驗(yàn)原理： 1.發(fā)包和收包是有射頻芯片完成：節(jié)點(diǎn)上處理器和射頻模塊連接以下列圖所表示，MCU和RF212之間是經(jīng)過SPI通信。2．射頻協(xié)議：里面我們要關(guān)心是目標(biāo)PANID，目標(biāo)地址，源PANID,源地址，MAC荷載。3．射頻模塊初始化：射頻模塊在使用前要進(jìn)行初始化，主要是配置本機(jī)PANID和ID，通信速率，通信頻段等信息。4．發(fā)包過程：1）填寫發(fā)包數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體。發(fā)包要知道通信節(jié)點(diǎn)ID、組號(hào)、數(shù)據(jù)、是否需要應(yīng)答。這些信息封裝在以發(fā)包結(jié)構(gòu)體里。發(fā)包結(jié)構(gòu)體定義以下：2）經(jīng)過SPI總線寫入視頻芯片緩沖區(qū)。3）開啟發(fā)包步驟2）和步驟3）都是經(jīng)過完成。產(chǎn)生發(fā)包完成中止。(射頻發(fā)包和射頻收包用是同一個(gè)終端標(biāo)志，必須設(shè)置終端標(biāo)志位判斷是發(fā)包中止，還是收包終端)。5．收包過程：1）射頻芯片接收到完整數(shù)據(jù)包2）產(chǎn)生接收中止(第1)和2）都是有射頻芯片完成。3）MCU從射頻芯片都走數(shù)據(jù)包這一步是有完成。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在rx_frame結(jié)構(gòu)體中。三、試驗(yàn)設(shè)備： ZIGBEE無線空氣溫濕度傳感器一個(gè)、裝有試驗(yàn)軟件計(jì)算機(jī)。四、試驗(yàn)內(nèi)容：1．對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行射頻初始化：填寫本機(jī)ID、本機(jī)panid、設(shè)置信道7820，設(shè)置速率是250kB/s、調(diào)用Mac初始化2．發(fā)包：填寫發(fā)包內(nèi)容，調(diào)用發(fā)包函數(shù)，屏蔽收包代碼，編譯燒寫，開機(jī)。3．收包：修改本機(jī)ID，PANID，屏蔽發(fā)包代碼，編譯，進(jìn)入到調(diào)試界面，在收包函數(shù)后面設(shè)置斷點(diǎn)，將rx_frame加入watch1.觀看數(shù)據(jù)。代碼：（主函數(shù)部分）#include"arch_include.h"#include"rf2xx_include.h"#include"test_send.h"#include"sht1xx.h"#include"similar_i2c.h"floatg_temp;floatg_RH;uint8_trec_flag=0;uint8_tdata_temp[2]={0,0};uint8_tdata_rh[2]={0,0};externnode_addr_tnode_addr;externnode_addr_tdest_addr;externrf_settings_trf2xx_settings;externhal_rx_frame_trx_frame;voidsent_fram_2_getway(void){ uint8_tlen=0; rfTxInfo.pPayload[len++]=0x03; rfTxInfo.pPayload[len++]=1; rfTxInfo.pPayload[len++]=1; rfTxInfo.pPayload[len++]=0x00;//PANID rfTxInfo.pPayload[len++]=0x01;//PANID rfTxInfo.pPayload[len++]=0x0; rfTxInfo.pPayload[len++]=0x0; rfTxInfo.pPayload[len++]=0x01;//ID rfTxInfo.pPayload[len++]=0x11;//ID rfTxInfo.pPayload[len++]=0; rfTxInfo.pPayload[len++]=0; rfTxInfo.pPayload[len++]=0; rfTxInfo.pPayload[len++]=0; rfTxInfo.pPayload[len++]=data_rh[1];//humi//rfTxInfo.pPayload[len++]=data_temp[1];//humi rfTxInfo.pPayload[len++]=data_temp[1];//temp rfTxInfo.pPayload[len++]=((data_rh[0]&0x0F)<<4)+(data_temp[0]&0x0F); rfTxInfo.pPayload[len++]=0; rfTxInfo.pPayload[len++]=0; rfTxInfo.pPayload[len++]=0; rfTxInfo.pPayload[len++]=0; rfTxInfo.pPayload[len++]=0x7F;//qualityofpower rfTxInfo.pPayload[len++]=0x0B; rfTxInfo.ackRequest=0; rfTxInfo.destAddr=0x1801;//修改發(fā)送與接收地址 rfTxInfo.destPanId=0x22; rfTxInfo.length=len; mac_send_packet_extend(&rfTxInfo,0,0); return;}intmain(void){ uint8_tw=3; system_init_from_reset(); 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