溫濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)樣本

學(xué)號(hào)：題目類(lèi)型：設(shè)計(jì)(設(shè)計(jì)、論文、報(bào)告)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：溫濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院：信息科學(xué)與工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)(方向)：通信工程班級(jí)：-2班學(xué)生：指引教師：05月22日摘要運(yùn)用ZigBee無(wú)線通信技術(shù)和傳感器技術(shù)設(shè)計(jì)一種多點(diǎn)無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以設(shè)立溫度最大限值，實(shí)現(xiàn)超值預(yù)警報(bào)警。溫濕度傳感器采用DHT11，無(wú)線射頻芯片采用ZigBee原則CC2530。通過(guò)溫濕度傳感器對(duì)實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)采集，運(yùn)用ZigBee無(wú)線技術(shù)把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳播到接受終端，最后顯示在LCD顯示屏上，還可以通過(guò)按鍵減小或者增大溫度報(bào)警限值。通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)溫濕度實(shí)時(shí)測(cè)量與控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)人們工作生活環(huán)境溫度和濕度測(cè)量監(jiān)控。該系統(tǒng)由于采用了CC2530模塊，使得PCB電路簡(jiǎn)樸，易于實(shí)現(xiàn)，具備功耗低、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。論文一方面分析簡(jiǎn)介傳溫濕度感器技術(shù)與ZigBee無(wú)線技術(shù)發(fā)展，并解析它們技術(shù)特點(diǎn)。之后簡(jiǎn)介該溫濕度測(cè)量系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)：從CC2530芯片到DHT11傳感器，最后到硬件電路闡述。緊接著簡(jiǎn)介該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：從系統(tǒng)整體方面對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行一種綜述，然后分別對(duì)各某些實(shí)現(xiàn)功能進(jìn)行闡述。核心詞：無(wú)線通信；ZigBee；傳感器；DHT11；溫濕度測(cè)量TheDesignoftheTemperatureandHumidityMeasurementSystemStudent:LUOGangTeacher:SHENZhuo-junAbstract：ThedesignoftemperatureandhumiditymeasuringsystembasedonZigBeewirelesscommunicationtechnologyandthetemperatureandhumiditysensortechnology.Thesystemcansetthemaximumlimitandcarryoutvaluewarningandalarming.ThesensoradoptsDHT11whiletheRFIDchipadoptsthestandardCC2530ofZigbee.Thereal-timedata，collectedbythesensorandtransmittedtothereceivingendoverZigBee，canbeshowedontheLCDscreen.Thealarmlimitcanbedecreasedorincreasedbypressingthebutton.Thesystemistomeasureandmonitorthetemperatureandhumidityofpeople’slivingandworkingenvironmentbyrealtimemeasuringandcontrolling.TheapplicationofCC2530modulemakesthePCBcircuitsimpleandeasytoimplement.Itfeatureslowpowerconsumptionandstrongadaptability.ThepaperisfirstlytointroducethedevelopmentofthesensorandZigBee，andthenanalyzestheirfeatures.Secondly，itintroducesthehardwaredesignofthesystem：fromCC2530chip，DHT11sensortothedissertationofthehardwarecircuit.Thirdly，itintroducesthesoftwaredesign.Itgivesawholereviewtothesystemelaboratesthefunctionsofeachpart.Keywords：Wirelesscommunication；ZigBee；Sensor；DHT11；Temperatureandhumiditymeasurement目錄TOC\o"1-3"\h\u691摘要 I11874Abstract II63491緒論 1264421.1引言 1170951.2溫濕度傳感器 1191711.3ZigBee通信技術(shù) 2216441.3.1ZigBee合同 2154931.3.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造 2299292系統(tǒng)架構(gòu) 5156842.1總體架構(gòu) 521292.2硬件設(shè)計(jì) 542912.3電路原理圖 6309272..3.1控制器主板 6168842.3.2數(shù)據(jù)采集板 1146992.4軟件設(shè)計(jì) 1432.4.1程序框圖 14160972.4.2程序詳解 15142163調(diào)試與測(cè)試 2019214總結(jié) 2126041道謝 2211474參照文獻(xiàn) 233512附錄1 241緒論1.1引言通過(guò)幾十年上百年工業(yè)化進(jìn)程，工業(yè)化留下了太多問(wèn)題，而環(huán)境問(wèn)題是極為突出一方面。環(huán)境問(wèn)題對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面有著非常大影響，如果是對(duì)工農(nóng)業(yè)影響只是生產(chǎn)者、各級(jí)政府、專(zhuān)家關(guān)注方面。那么，當(dāng)前在國(guó)內(nèi)特別是在北方地區(qū)，當(dāng)沙塵暴、PM2.5成為新聞熱點(diǎn)，人們口中焦點(diǎn)，空氣污染正成為人們關(guān)注對(duì)象。人們生活水平得到提高后，就開(kāi)始關(guān)注生活質(zhì)量，關(guān)注自身生活環(huán)境舒服度。而溫度與濕度這個(gè)兩個(gè)參數(shù)對(duì)人們生產(chǎn)生活有著非常重要影響，并且溫度和濕度有著密不可分聯(lián)系，人不單純受溫度或者濕度影響，而是受溫度和濕度兩方面綜合伙用。在工業(yè)生產(chǎn)中需要實(shí)時(shí)監(jiān)控溫濕度，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有些時(shí)候也需要實(shí)時(shí)監(jiān)控溫濕度（例如：溫室大棚農(nóng)作物種植）。隨著人們生活水平提高和近年來(lái)環(huán)境問(wèn)題逐漸嚴(yán)峻，人們?cè)絹?lái)越注意自身生活環(huán)境質(zhì)量改進(jìn)，雖然咱們可以通過(guò)天氣預(yù)報(bào)獲知本地溫濕度數(shù)據(jù)，但是天氣預(yù)報(bào)都是一種地區(qū)（普通精準(zhǔn)到縣區(qū)）數(shù)據(jù)，在多山地區(qū)（特別在廣西），居住在同一區(qū)域居民，居住環(huán)境也有不同。同一區(qū)域中有居住在丘陵中，有些生活在海拔高山上，以至于同一區(qū)域溫濕度存在著差別。有些時(shí)候，人們還需要監(jiān)測(cè)一定空間內(nèi)（溫室、飼養(yǎng)場(chǎng)）溫濕度數(shù)據(jù)。溫濕度對(duì)人們一種比較明顯影響：在人們臥室中，溫濕度對(duì)人們睡眠質(zhì)量也有著重要影響，實(shí)時(shí)地監(jiān)控溫濕度可覺(jué)得改進(jìn)人們睡眠質(zhì)量提供條件。通過(guò)溫濕度測(cè)量系統(tǒng)，顧客可以理解其工作生活環(huán)境溫度和濕度狀況，以做出相應(yīng)應(yīng)對(duì)辦法，改進(jìn)其生活環(huán)境。因此各種溫濕度測(cè)控系統(tǒng)正以各種家電（例如空調(diào)、增濕器）或者智能硬件為載體進(jìn)入個(gè)人顧客家庭。1.2溫濕度傳感器21世紀(jì)是科技主導(dǎo)世紀(jì)，得益于高科技迅速發(fā)展，在傳感器方面，高度集成化、智能化傳感器浮現(xiàn)，使得當(dāng)前傳感器技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，傳感器除了在軍用、航空、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面有極大發(fā)展[1]。逐漸地，傳感器技術(shù)應(yīng)用很早就進(jìn)入了民用領(lǐng)域，上至各種人們電，下到咱們使用智能手機(jī)，都應(yīng)用了傳感器技術(shù)?，F(xiàn)狀全球環(huán)境日益惡劣，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注生活環(huán)境問(wèn)題，在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展最迅速智能硬件更是把傳感器技術(shù)發(fā)揮到了極致，各種溫濕度、PM2.5、空氣凈化等環(huán)境監(jiān)控智能硬件正走進(jìn)各家各戶。而溫濕度傳感器也最初分立式、模仿集成式發(fā)展到當(dāng)前高度智能化、極致集成化、系統(tǒng)化、微型化、低成本化發(fā)展[2]，當(dāng)前溫濕度測(cè)量系統(tǒng)不但僅應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，個(gè)人民用方面，溫濕度及其有關(guān)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也得到了長(zhǎng)足發(fā)展。特別是智能硬件與智能家居興起，讓這些環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)重新受到開(kāi)發(fā)者青睞。一種溫濕度及其她環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以接入智能家居系統(tǒng)，成為其數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)改進(jìn)一某些。因此，受近些年來(lái)智能硬件影響，溫濕度及其她環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有著非常遼闊發(fā)展空間。1.3ZigBee通信技術(shù)ZigBee通信技術(shù)是一種在IEEE802.15原則基本上發(fā)展起來(lái)低功耗、近距離新興無(wú)線通信技術(shù)。相對(duì)于藍(lán)牙，wifi等短距離無(wú)線通信技術(shù)，其特點(diǎn)是功耗低、安全性高、時(shí)延短、自組織、短距離、速率低、成本低。ZigBee工作在工業(yè)醫(yī)療頻段，全球2.4GMHz，美國(guó)915MHz，歐洲868MHz，無(wú)需申請(qǐng)牌照即可免費(fèi)使用[3]。ZigBee可以嵌入各種設(shè)備，應(yīng)用于各種自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中。隨著物聯(lián)網(wǎng)與智慧都市迅速發(fā)展，都市中各種控制系統(tǒng)互聯(lián)，家庭中設(shè)備互聯(lián)尤為離不開(kāi)無(wú)線通信技術(shù)。而ZigBee作為一種新興無(wú)線通信技術(shù)，更有著比藍(lán)牙，wifi更多長(zhǎng)處，互聯(lián)互操作是ZigBee最大技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在某些互操作性規(guī)定極高場(chǎng)景（只能路燈控制、智能家居等）有著非常廣泛應(yīng)用前景。更由于其統(tǒng)一性強(qiáng)，能大大縮短開(kāi)發(fā)周期，使其越來(lái)越來(lái)受到開(kāi)發(fā)者關(guān)注與應(yīng)用。1.3.1ZigBee合同ZigBee合同集成是802.15.4，其擴(kuò)展了IEEE，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)層合同和API進(jìn)行了原則化。它有自己合同原則，適應(yīng)了無(wú)線傳感器耗費(fèi)低、能耗低、容錯(cuò)性高規(guī)定，用于短距離無(wú)線通信，能在非常各種無(wú)線傳感器中形成自組網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信。能實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)就會(huì)有相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)合同支持，無(wú)線溫濕度測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)也需要針對(duì)各層通信編寫(xiě)出相應(yīng)程序代碼。ZigBee合同棧與IEEE制定網(wǎng)絡(luò)合同類(lèi)似，其具備物理層，MAC層，傳播層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層[4]。1.3.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造ZigBee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造有星形、樹(shù)形和網(wǎng)狀形3種。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均有一種屬性，它們按照功能劃分，分別為:協(xié)調(diào)器、路由器、終端節(jié)點(diǎn)。星形是ZigBee最簡(jiǎn)樸一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造，它包括一種作為中心節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器和一系列只能與協(xié)調(diào)器進(jìn)行通信終端節(jié)點(diǎn)[5]（如圖1.1所示）。這種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造所有通信都由中心節(jié)點(diǎn)來(lái)支配，具備維護(hù)管理容易、擴(kuò)展以便和配備靈活特點(diǎn)。但是其也由于所有通信數(shù)據(jù)都只能通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)而使其有也許成為整個(gè)星形網(wǎng)絡(luò)瓶頸，若中心節(jié)點(diǎn)出問(wèn)題，那么整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就癱瘓了。終端節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)器圖1.1星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?shù)形構(gòu)造是一種分層構(gòu)造，有各種層級(jí)，其由協(xié)調(diào)器往下連接一系列路由器與終端節(jié)點(diǎn)，而路由器也可以往下連接一系列路由器跟終端節(jié)點(diǎn)[5]（如圖1.2所示）。該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造命名為樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造是由于其形狀像一棵倒立樹(shù)，頂端是樹(shù)根，樹(shù)根往下有各種分支，分支之后還可接諸多子分支。樹(shù)形構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)只能和它父節(jié)點(diǎn)或者它子節(jié)點(diǎn)通信。樹(shù)形拓?fù)湟簿邆湟子跀U(kuò)展、能不久隔離故障長(zhǎng)處，但是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)根節(jié)點(diǎn)（協(xié)調(diào)器）依賴性太大。協(xié)調(diào)器路由器終端節(jié)圖1.2樹(shù)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)狀構(gòu)造不依賴于某個(gè)單一節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以與各種節(jié)點(diǎn)通信，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與其她節(jié)點(diǎn)通信可以選取多條不同途徑[5]。加上網(wǎng)狀構(gòu)造具備靈活路由信息規(guī)則，有較高可靠性，可以有效減少網(wǎng)絡(luò)阻塞和碰撞，雖然是局部網(wǎng)絡(luò)浮現(xiàn)故障這也不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信。雖然網(wǎng)狀構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)具備非常多長(zhǎng)處，但是由于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)關(guān)系復(fù)雜，構(gòu)造也是非常復(fù)雜。網(wǎng)狀構(gòu)造圖如圖1.3所示：協(xié)調(diào)器路由器終端節(jié)點(diǎn)圖1.3網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?系統(tǒng)架構(gòu)2.1總體架構(gòu)諾基亞5110諾基亞5110ZigBee數(shù)據(jù)接受端ZigBeeDATADATADATADATAZigBeeZigBeeZigBeeZigBeeZigBeeZigBeeZigBeeZigBeeDHT11DHT11DHT11DHT11DHT11DHT11DHT11DHT11數(shù)據(jù)采集端1數(shù)據(jù)采集端2數(shù)據(jù)采集端3數(shù)據(jù)采集端4圖2.1整體架構(gòu)示意圖 該系統(tǒng)共由五個(gè)模塊構(gòu)成（如圖2.1所示），其中一模塊（控制器模塊）為數(shù)據(jù)接受解決單元，負(fù)責(zé)對(duì)接受到溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行解決并顯示在顯示屏上，還可在數(shù)據(jù)接受單元上設(shè)立有關(guān)參數(shù)與數(shù)值限額，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)溫濕度數(shù)據(jù)監(jiān)控報(bào)警。別的四個(gè)模塊為數(shù)據(jù)采集單元，重要是對(duì)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控環(huán)境內(nèi)四個(gè)不同點(diǎn)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并把有關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)ZigBee無(wú)線模塊傳播到數(shù)據(jù)接受單元。2.2硬件設(shè)計(jì)該課題實(shí)現(xiàn)是一種溫濕度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需具備如下功能：對(duì)四個(gè)不同位點(diǎn)進(jìn)行溫度、濕度測(cè)量，并將數(shù)據(jù)以無(wú)線方式傳播到控制器模塊。控制器對(duì)多點(diǎn)溫濕度進(jìn)行解決、修正，并把溫濕度顯示在同一顯示屏上。可手動(dòng)設(shè)立溫濕度門(mén)限值，實(shí)現(xiàn)超值報(bào)警。主控制器模塊重要由Nokia5110LCD液晶顯示屏和CC2530ZigBee模塊構(gòu)成，并配備一種自鎖開(kāi)關(guān)，為電路提供上電功能。主控制器模塊上ZigBee模塊作為整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)器，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)建立與對(duì)數(shù)據(jù)綜合解決功能，如圖2.2所示。Nokia5110CC2530天線信號(hào)DATANokia5110CC2530天線圖2.2主控制器模塊電路框圖數(shù)據(jù)采集模塊相對(duì)于主控制器模塊要簡(jiǎn)樸得多，數(shù)據(jù)采集模塊重要由CC2530模塊與DHT11溫濕度傳感器構(gòu)成。該模塊上ZigBee模塊作為系統(tǒng)路由器，重要用于對(duì)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式傳播到控制器模塊上。而溫濕度傳感器作為系統(tǒng)終端節(jié)點(diǎn)，為整個(gè)系統(tǒng)提供溫濕度數(shù)據(jù)采集功能，如圖2.3所示。DHT11CC2530天線DATA信號(hào)DHT11CC2530天線圖2.3數(shù)據(jù)采集模塊電路框圖2.3電路原理圖2..3.1控制器主板控制器主板最重要是CC2530模塊、和諾基亞5110顯示屏和DHT11溫濕度傳感器。CC253模塊內(nèi)部已經(jīng)集成了諸多必要電路，因而咱們只要較少外圍電路即可對(duì)信號(hào)進(jìn)行發(fā)送和接受。為了能更好重復(fù)運(yùn)用液晶顯示屏和CC2530模塊，對(duì)諾基亞5110與CC2530解決是：不直接焊接在電路板上，而是運(yùn)用把插排焊接于板子上，顯示屏和CC2530采用插拔模式。電路板上LED批示燈是工作狀態(tài)批示燈，若模塊上電之后，批示燈開(kāi)始不斷地閃爍，隨后穩(wěn)定長(zhǎng)亮，這時(shí)候即表達(dá)整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)已建立，模塊之間就可以進(jìn)行通信了?？刂破髦靼咫娐穲D如2.4所示。2.3.1.1CC2530模塊電路本設(shè)計(jì)使用是ZigBee核心板Rev2.1版本CC2530，該模塊共有24個(gè)引腳，舊版本單排插針改為雙排插針。在該溫濕度測(cè)量系統(tǒng)中，一共占用了CC2530模塊17個(gè)端口，如上圖，K1一端接復(fù)位接口，另一端接地，此按鍵負(fù)責(zé)對(duì)模塊進(jìn)行復(fù)位，按下按鍵，整個(gè)系統(tǒng)即進(jìn)行復(fù)位操作；K2是進(jìn)行加操作，在設(shè)立溫度上限報(bào)警值時(shí)負(fù)責(zé)加溫度，按一次即對(duì)溫度執(zhí)行+1操作；K3進(jìn)行減操作，在設(shè)立溫度上限報(bào)警值時(shí)負(fù)責(zé)減溫度，按一次即對(duì)溫度執(zhí)行-1操作。CC2530模塊電路如圖2.5所示。圖2.4控制器主板電路圖圖2.5CC2530電路圖ZigBeeCC2530內(nèi)部集成了增強(qiáng)型高速8051內(nèi)核微型解決器，具備8KBRAM，最多可達(dá)256KB閃存（可編程）。具備8通道12位ADC和USART接口兩個(gè)，尚有通用GPIO21個(gè)等；供電電壓為2.0~3.6V，具備3種電源管理模式：?jiǎn)拘涯Ｊ?、睡眠模式、中斷模式[6]，不同模式間轉(zhuǎn)換讓其有更低功耗，能適應(yīng)系統(tǒng)低功耗規(guī)定；CC2530還具備一種兼容802.15.4合同無(wú)線收發(fā)器，RF內(nèi)核控制無(wú)線模塊[5]。此外，它還提供了一種接口給8051微型解決器與無(wú)線設(shè)備之間通信，這使得其可以發(fā)出命令控制各種設(shè)備，讀取設(shè)備工作狀態(tài)。無(wú)線設(shè)備還具備數(shù)據(jù)包過(guò)濾與地址辨認(rèn)功能。該RF模塊具備極高接受敏捷度和抗干擾性，輸出功率可達(dá)4.5dBm，使其傳播距離不不大于75m，在數(shù)據(jù)傳播方面，最高傳播速率可達(dá)250kbps。CC2530模塊還涉及諸多外設(shè)，為開(kāi)發(fā)者提高開(kāi)發(fā)先進(jìn)應(yīng)用條件。CC2530模塊上芯片引腳如圖2.6所示：圖2.6CC2530芯片引腳圖引腳闡明：1，2，3，4GND未使用引腳，接地5，6，7，8，12，13，14，15，16，17，18，19，34，35，36，37，38數(shù)字I/O端口10，39DVDD2電源（數(shù)字）2V-3.6V連接數(shù)字電源9，11數(shù)字I/O端口1.0-20mA驅(qū)動(dòng)能力20RESET_N數(shù)字復(fù)位，活動(dòng)到低電平21，24，27，28，29，31電源（模仿）2V-3.6V連接模仿電 源22，23模仿I/O32-MHz晶振引腳25RFI/ORX期間正RF輸入信號(hào)到LNA26RFI/ORX期間負(fù)RF輸入信號(hào)到LNA30模仿I/O接口參照電流外部偏置電阻32，33數(shù)字I/O模仿端口40DVDD1電源（數(shù)字）1.8V數(shù)字電源去耦，不接外部電路2.3.1.2諾基亞5110電路圖2.7諾基亞5110電路圖諾基亞5110是實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊采集溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，該模塊是84*84點(diǎn)陣LCD液晶顯示屏，可顯示4行中文。它采用串口與解決器通信，僅有8條接口信號(hào)線，支持各種串行通信合同，傳播速率可達(dá)4Mbps，寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)間極短，無(wú)需等待。LCD控制器和驅(qū)動(dòng)芯片已與LCD集成在一起，因此LCD模塊體積很小，為整塊板子節(jié)約了極大空間。其采用低壓供電，工作電壓為3.3V，工作電流在200μA，完全跟整個(gè)電路板上其她元件工作規(guī)定一致。諾基亞5110電路如圖2.7所示。Nokia5110引腳定義，如表2-1：表2-1諾基亞5110引腳表引腳類(lèi)型描述1RST復(fù)位引腳，外部復(fù)位信號(hào)輸入2CS片選引腳3DC數(shù)據(jù)和命令切換引腳4DIN數(shù)據(jù)輸入5CLK時(shí)鐘引腳，串行輸入6VCC電源正7BLC背光開(kāi)關(guān)（低電平開(kāi)）8GND接地或電源負(fù)極2.3.1.3蜂鳴器電路圖2.8蜂鳴器電路如圖2.8所示，此電路是蜂鳴器電路，蜂鳴器工作電壓為3.3V，當(dāng)設(shè)立溫度報(bào)警上限之后，若溫濕度傳感器測(cè)得溫度不不大于上限值，則有高電平通過(guò)該電路，蜂鳴器報(bào)警。2.3.1.4穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路采用是一種AS1117芯片，該芯片采用三腳封裝，為整個(gè)主板提供3.3V穩(wěn)定電壓值，電壓精度為+-1%，還具備過(guò)流保護(hù)與過(guò)熱保護(hù)功能，為整個(gè)主控制器板塊穩(wěn)定工作做出貢獻(xiàn)，如圖2.9所示。圖2.9穩(wěn)壓電路2.3.2數(shù)據(jù)采集板圖2.10數(shù)據(jù)采集板電路圖由于在數(shù)據(jù)采集板上CC2530模塊只是作為一種路由器，其重要功能是負(fù)責(zé)與協(xié)調(diào)器通信和數(shù)據(jù)傳送，因此相對(duì)于控制器板上電路，數(shù)據(jù)采集板外部電路非常少，重要有溫濕度傳感器和穩(wěn)壓電路。按鍵K3負(fù)責(zé)對(duì)本數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行復(fù)位操作，其電路板上同樣具備LED批示燈，能顯示該電路板工作狀態(tài)。。如圖2.10所示。2.3.2.1CC2530電路圖2.11采集板CC2530電路圖由于數(shù)據(jù)采集板上路由器作為數(shù)據(jù)傳播部件，其沒(méi)有協(xié)調(diào)器那樣進(jìn)行復(fù)雜數(shù)據(jù)解決，因此該板子上引用CC2530模塊引腳非常少，只運(yùn)用了其上6個(gè)引腳。數(shù)據(jù)采集板CC2530引用引腳，如表2-2所示：表2-2CC2530引用引腳引腳類(lèi)型描述P0.4I/OCC2530P0.4P0.7I/OCC2530P0.7P1.4I/OCC2530P1.4GND地接地RST復(fù)位低電平不不大于5ms有效VCC電源2.0V-3.3VDC2.3.2.2DHT11電路圖2.11溫濕度傳感器電路DHT11是一款數(shù)字溫濕度傳感器，因該傳感器應(yīng)用專(zhuān)用溫濕度傳感技術(shù)與數(shù)字模塊采集技術(shù)，因而DHT11傳感器具備穩(wěn)定性強(qiáng)和非常高可靠性。除此之外，DHT11尚有高度集成化、低功耗、抗干擾強(qiáng)、性價(jià)比高等長(zhǎng)處。DHT11測(cè)量范疇:濕度20-90%RH，溫度0-50℃；測(cè)量精度：濕度+-5%RH，溫度+-2℃；正常工作電壓為直流3.0-5.5V[7]。DHT11電路圖如圖2.11所示。DHT11采用4引腳安裝，但在該設(shè)計(jì)中只運(yùn)用了其中三個(gè)引腳：1pin為VDD供電3.0-5.5VDC，2pin為DATA串行數(shù)據(jù)，3pinGND接地。DATA串行數(shù)據(jù)接口為單線雙向設(shè)立[7]，DATA用于MCU與DHT11間通信，采用總線數(shù)據(jù)格式，單次通信世界為4ms。DHT11內(nèi)部構(gòu)造如圖2.12，其內(nèi)部涉及了一種電阻式感濕原件與一種NTC測(cè)溫原件，并連接一種微型解決器。OTP是一種微解決器內(nèi)存，該內(nèi)存中存儲(chǔ)以程序形式存儲(chǔ)校準(zhǔn)系數(shù)。得益于制造工藝進(jìn)步，DHT11采用模塊化設(shè)計(jì)，集成化限度比較高，很大限度上減小了應(yīng)用電路復(fù)雜限度與體積。圖2.12DHT11內(nèi)部原理圖2.3.2.3穩(wěn)壓電路圖2.13穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路如圖2.13所示，穩(wěn)壓電路采用是一種AS1117芯片，該芯片采用三腳封裝，為整個(gè)主板提供3.3V穩(wěn)定電壓值，同樣具備過(guò)流與過(guò)熱保護(hù)功能，為整個(gè)數(shù)據(jù)采集板塊穩(wěn)定工作做出貢獻(xiàn)。2.4軟件設(shè)計(jì)本次針對(duì)CC2530采用IAR公司C編譯器IAREmbeddedWorkbench進(jìn)行程序編寫(xiě)，采用合同棧為德州儀器公司ZStack-CC2530-2.5.1-1.4.0。上電之后設(shè)備初始化，溫濕度模塊開(kāi)始工作，加入數(shù)據(jù)采集模塊，并把采集到溫濕度數(shù)據(jù)傳播給ZigBee模塊，ZigBee加入網(wǎng)絡(luò)之后數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳播到控制器模塊，最后在液晶顯示屏上顯示。2.4.1程序框圖所有設(shè)備上電初始化，ZigBee模塊（協(xié)調(diào)器與路由器）開(kāi)始建立通信形成網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)建立網(wǎng)絡(luò)之后，協(xié)調(diào)器把從溫濕度傳感器獲得有關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳播到路由器；路由器接受到數(shù)據(jù)，通過(guò)CPU綜合解決之后，就可以在LCD液晶顯示屏上顯示出來(lái)?？傮w程序流程圖如圖2.14所示：圖2.14程序框圖2.4.2程序詳解2.4.2.1自組網(wǎng)絡(luò)建立過(guò)程當(dāng)ZigBee數(shù)據(jù)采集模塊（協(xié)調(diào)器）完畢初始化之后，周期性在一種適當(dāng)信道中發(fā)送祈求包；當(dāng)控制器模塊（路由器）掃描到協(xié)調(diào)器發(fā)送祈求包之后，也會(huì)周期性發(fā)送祈求包來(lái)回答協(xié)調(diào)器；協(xié)調(diào)器接受到路由器祈求包之后再發(fā)送一種包括自己MAC地址包；路由器接受包括協(xié)調(diào)器MAC地址包之后就將協(xié)調(diào)器MAC地址保存；路由器再向協(xié)調(diào)器發(fā)送一種數(shù)據(jù)包謀求加入網(wǎng)絡(luò)，收到協(xié)調(diào)器確認(rèn)包之后緊接著發(fā)送一種祈求網(wǎng)絡(luò)地址祈求包；協(xié)調(diào)器接受到路由器網(wǎng)絡(luò)地址祈求包后就獲得一種唯一網(wǎng)絡(luò)短地址，然后向路由器發(fā)送這個(gè)短網(wǎng)絡(luò)地址，路由器獲去了網(wǎng)絡(luò)地址整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就已經(jīng)建立了[8]，各節(jié)點(diǎn)直接就可以進(jìn)行通信了。1）初始化：intmain(void){osal_int_disable(INTS_ALL);//關(guān)閉所有中斷HAL_BOARD_INIT();//初始化時(shí)鐘zmain_vdd_check();//檢查電壓，保證電壓足以支撐系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)InitBoard(OB_COLD);//初始化LEDHalDriverInit()；//初始化硬件模塊osal_nv_init(NULL);//初始化存儲(chǔ)器ZMacInit();//MAC層zmain_ext_addr();//形成MAC地址osal_init_system();//操作系統(tǒng)上電設(shè)備初始化開(kāi)始，關(guān)閉所有中斷，不執(zhí)行任何中斷祈求；然后系統(tǒng)檢查各個(gè)硬件設(shè)備和有關(guān)參數(shù)；最后獲取MAC地址，初始化操作系統(tǒng)，完畢整個(gè)系統(tǒng)初始化。2）網(wǎng)絡(luò)建立：if(zgDeviceLogicalType==ZG_DEVICETYPE_COORDINATOR)//當(dāng)啟動(dòng)設(shè)備是一種協(xié)調(diào)器時(shí){devStartMode=MODE_HARD；ZDO_Config_Node_Descriptor.LogicalType=NODETYPE_COORDINATOR;}if(devState==DEV_COORD_STARTING){devState=DEV_ZB_COORD；//網(wǎng)絡(luò)形成}osal_pwrmgr_device(PWRMGR_ALWAYS_ON);osal_set_event(ZDAppTaskID，ZDO_STATE_CHANGE_EVT);設(shè)備初始化之后，如果整個(gè)系統(tǒng)中有協(xié)調(diào)器啟動(dòng)話，就開(kāi)始向網(wǎng)絡(luò)層祈求形成一種網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)建立后，如果檢測(cè)到路由器信號(hào)，路由器就可以加入到該網(wǎng)絡(luò)之中，完畢網(wǎng)絡(luò)建立，各節(jié)點(diǎn)即可通信。3）溫濕度數(shù)據(jù)獲?。篋HT11()；//獲取溫濕度temp[0]='C'；//將溫濕度獲取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字符串,供LCD顯示temp[1]=wendu_shi+0x30；//溫度十位數(shù)據(jù)temp[2]=wendu_ge+0x30;//溫度個(gè)位上數(shù)據(jù)temp[3]='C';//溫度數(shù)據(jù)之后單位，原為℃，現(xiàn)用C代替temp[4]='';temp[5]=shidu_shi+0x30;//濕度十位上數(shù)據(jù)temp[6]=shidu_ge+0x30;//濕度個(gè)位上數(shù)據(jù)temp[7]='%';//濕度數(shù)據(jù)單位AF_DataRequest(&GenericApp_DstAddr，&GenericApp_epDesc,//GENERICAPP_wendu_CLUSTERID,temp,&GenericApp_TransID,AF_DISCV_ROUTE，AF_DEFAULT_RADIUS);當(dāng)從DHT11溫濕度傳感器獲取溫濕度數(shù)據(jù)，就將其轉(zhuǎn)化成字符串模式，以便在液晶顯示屏上面顯示該數(shù)據(jù)。2.4.2.2溫濕度傳感器DHT111）溫濕傳感啟動(dòng)：voidDHT11(void)//溫濕度傳感器啟動(dòng){DATA_PIN=0;Delay_ms(19)；//>18MSDATA_PIN=1；//上拉電阻升高P0DIR&=~0x80；//重新配備IO口方向Delay_10us();//延時(shí)10usDelay_10us()；Delay_10us();Delay_10us()；if(!DATA_PIN)//判斷低電平響應(yīng)信號(hào)，若有運(yùn)營(yíng)，沒(méi)有跳出溫濕度傳感器初始化，對(duì)I/O接口進(jìn)行重新配備，設(shè)立延時(shí)，定義I/O口，判斷與否具備響應(yīng)，決定運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。2）溫濕度定義：ucharucharFLAG,uchartemp;ucharshidu_shi,shidu_ge,wendu_shi,wendu_ge=4;ucharucharT_data_H,ucharT_data_L,ucharRH_data_H,ucharRH_data_L,ucharcheckdata;//校驗(yàn)溫濕度高8位與低8位ucharT_data_H_temp,ucharT_data_L_temp,ucharRH_data_H_temp,ucharRH_data_L_temp,ucharcheckdata_temp；//用于讀取溫濕度數(shù)據(jù)ucharucharcomdata;//讀取一種字節(jié)數(shù)據(jù)上述語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度定義，定義溫濕度高8位與低8位，并提供校驗(yàn)和。3）溫濕度數(shù)據(jù)寫(xiě)入：voidCOM(void){uchari；for(i=0;i<8;i++)//8次循環(huán)讀取8位數(shù)據(jù){ucharFLAG=2；//讀取和等待溫濕度傳感器低電平開(kāi)始信號(hào)while((!DATA_PIN)&&ucharFLAG++);Delay_10us();//延時(shí)10usDelay_10us();Delay_10us();uchartemp=0;//判斷總線高低，高1，低0if(DATA_PIN)uchartemp=1;ucharFLAG=2;//等待1位低電平結(jié)束while((DATA_PIN)&&ucharFLAG++)；if(ucharFLAG==1)break；ucharcomdata<<=1;//左移一位ucharcomdata|=uchartemp；[10]}}溫濕度數(shù)據(jù)是串行8位數(shù)據(jù)，這里運(yùn)用循環(huán)語(yǔ)句讀取溫濕度8位數(shù)據(jù)。2.4.2.3LCD#defineLCD_DCP1_0//定義引腳P1_0#defineLCD_SDAP0_7//定義引腳P0_7#defineLCD_SCLP0_5//定義引腳P0_5#defineLCD_CEP0_6//定義引腳P0_6該語(yǔ)句是為諾基亞5110設(shè)立引腳定義staticvoidLCD_write_byte(unsignedchardata，unsignedcharcommand){LCD_CE=0; //使能LCDif(command==0)LCD_DC=0; //傳送命令elseLCD_DC=1; //傳送數(shù)據(jù)SendByte(data);LCD_CE=1; //關(guān)閉LCDLCD_DC=1; }此語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)寫(xiě)數(shù)據(jù)到LCDNokia5110這個(gè)程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)重要是對(duì)這三個(gè)器件進(jìn)行編程，但是每一種模塊都是互相聯(lián)系，都是ZigBee中心微型解決器對(duì)其她器件調(diào)用。應(yīng)當(dāng)是最核心就是ZigBee，但是由于涉及到網(wǎng)絡(luò)通信，那么就要關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)通信合同。除了對(duì)這幾種元件編程，還要對(duì)合同棧編程，對(duì)合同棧中每一層進(jìn)行定義。3調(diào)試與測(cè)試5塊板子完畢制作，即開(kāi)始對(duì)軟件調(diào)試，運(yùn)用IAR進(jìn)行軟件調(diào)試，對(duì)獲取軟件資料進(jìn)行整合。面對(duì)一共幾千行代碼，普通人或許會(huì)不知所措，但是只要找準(zhǔn)了大框架，對(duì)自己板子所用芯片與元件非常詳細(xì)即可很輕松構(gòu)成滿足自己需求程序。通過(guò)編譯成功，即可下載到芯片上。初步完畢作品制作就已經(jīng)非常欣慰，但是要能實(shí)現(xiàn)有關(guān)功能才是真正成功。給設(shè)備上電，5塊板子有一塊數(shù)據(jù)采集板子沒(méi)有上電成功，控制器板子能上電，但是沒(méi)有數(shù)據(jù)顯示，就連設(shè)備初始化數(shù)據(jù)都沒(méi)有顯示出來(lái)。用萬(wàn)能表檢查，是由于焊接不細(xì)心，虛焊導(dǎo)致不能導(dǎo)電故不能正常工作。而控制器板子出問(wèn)題，最一方面感覺(jué)是程序浮現(xiàn)問(wèn)題，但檢查過(guò)后程序是正常，那么問(wèn)題很也許就出當(dāng)前硬件上。重新制作了一塊主板，