摘要:針對廣闊空間環境溫度采集系統對功耗及成本的要求,設計了基于無線傳感網絡技術的多點溫度采集系統．以CC2430 為主控芯片,選用DS18B20 作為溫度采集節點的傳感器
傳感器

　　凡是利用一定的物性（物理、化學、生物）法則、定理、定律、效應等把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。傳感器是測量系統中的一種前置部件，它將輸入變量轉換成可供測量的信號”。按照Gopel等的說法是：“傳感器是包括承載體和電路連接的敏感元件”，而“傳感器系統則是組合有某種信息處理(模擬或數字)能力的系統”。傳感器是傳感系統的一個組成部分，它是被測量信號輸入的第一道關口。 [全文]

,基于ZigBee 協議棧構建無線網絡實現主從節點之間數據的采集與傳輸,利用串口
串口
　　串口是計算機上一種非常通用的設備通信協議，大多數計算機包含兩個基于RS232的串口。串口同時也是儀器儀表設備的通信協議，并可用于獲取遠程采集設備的數據。 [全文]

通信技術與PC 機通信,并編程實現數據處理、存儲與顯示。

　　1 引言

　　隨著生產技術的提高, 環境溫度指標越來越多的影響到生產效率、能源消耗和生活水平。不管是工業、農業、軍事及氣象領域, 還是日常生活環境, 都需要對溫度進行監測。因而,設計可靠且實用的溫度采集系統顯得非常重要。

　　在傳統的溫度采集系統中, 節點一般采用有線連接方式, 布線繁瑣, 擴展性和可移植性較差。尤其對于廣闊空間環境中的溫度采集,如果采用有線方式其成本和功耗都比較高。而ZigBee 作為一種新興的短距離、低功耗、低成本的無線通信技術, 能廣泛應用于工業控制、消費電子、家庭自動化、醫療監控各種領域。

　　本文設計了一種基于ZigBee 無線技術的多點溫度采集系統, 實現了主從節點間數據的無線傳輸, 同時上位PC 機采用串口與主節點通信,并建立溫度數據庫,實現了數據的統一管理。該系統具有擴展性好、穩定可靠、維護方便等特點。

　　2 系統整體概述

　　本文設計的溫度采集系統結構如圖1 所示。系統采用ZigBee 星型網絡拓撲結構,建立了一個主節點,四個從節點的無線傳感網絡,實現數據的無線傳輸。各個從節點連接數字溫度傳感器
溫度傳感器

　　溫度壓力傳感器是由溫度敏感元件和檢測線路組成的。溫度傳感器從使用的角度大致可分為接觸式和非接觸式兩大類，前者是讓溫度傳感器直接與待測物體接觸，來敏感被測物體溫度的變化，而后者是使溫度傳感器與待測物體離開一定的距離，檢測從待測物體放射出的紅外線，從而達到測溫的目的。 　　傳統的熱電偶、熱電阻、熱敏電阻及半導體溫度傳感器都是將溫度值經過一定的接口電路轉換后輸出模擬電壓或電流信號，利用這些電壓或電流信號即可進行測量控制。而將模擬溫度傳感器與數字轉換接口電路集成在一起，就成為具有數字輸出能力的數字溫度傳感器。隨著半導體技術的迅猛發展，半導體溫度傳感器與相應的轉換電路、接口電路以及各種其它功能電路逐漸集成在一起，形成了功能強大、精確、價廉的數字溫度傳感器。 [全文]

DS18B20 定時采集環境溫度,并通過無線傳感網絡將數據依次向主節點發送,主節點收到數據后通過串口傳給上位PC 機,上位機將采集的數據存入數據庫, 對數據進行分析處理, 并在監控界面顯示溫度實時變化曲線。

圖1 溫度采集系統結構圖

　　3 系統硬件設計

　　3.1 主節點硬件設計

　　選擇CC2430 作為主節點的處理器,該芯片是全球首款支持ZigBee 協議的片上系統(SOC)解決方案,集成了一個8051MCU
MCU

　　MCU Microcontroller(微控制器)又可簡稱MCU 或μ C,也有人稱為單芯片微控制器(Single Chip Microcontroller),將ROM、RAM、 CPU、I/O 集合在同一個芯片中,為不同的應用場合做不同組合控制.微控制器在經過這幾年不斷地研究,發展,歷經4 位,8 位, 到現在的16 位及32 位,甚至64 位.經過20多年的發展，其成本越來越低，而性能越來越強大，這使其應用已經無處不在，遍及各個領域。 [全文]

內核以及符合IEEE802.15.4 規范的2.4GHz 的無線收發器。芯片內部有8kb 的RAM,可選32/64/128kB 的Flash 存儲單元,包含模擬數字轉換器
轉換器
　　轉換器從原理上可分為協議轉換器、接口轉換器兩大類。從應用上又可以分光纖轉換器、光電轉換器、視頻轉換器等等。例如視頻轉換器就是一種連接電腦和電視的設備，它可以把電腦上的內容轉換并顯示在電視機上，讓人們可以在電視上學電腦，上網，玩游戲，做商業演示，看股票等等。 [全文]

、定時器、看門狗定時器、AES128 協處理器等,同時提供了2 個UART 接口以及21 個可編程I/O 引腳。該芯片具有高度集成性和豐富的硬件資源,使得外圍電路的設計變得十分簡單。

　　主節點是整個網絡的協調器,作為全功能設備(FullFunction Device,FFD),負責網絡組建和維護、溫度采集數據無線接收、與上位PC 機串口通信。因此采用CC2430-F128(128kB Flash)芯片,并在CC2430 典型應用電路的基礎上擴展串行通信接口,選用MAX3232 芯片實現TTL 與RS232 電平轉換。ZigBee 主節點的硬件電路如圖2 所示。

圖2 ZigBee 主節點電路