基于ZigBee的温度监测系统

摘要：为了实现温度的实时监测，提出了一种基于无线传感器网络的的温度监测系统，介绍了基于温度检测系统的设计思想和实现过程。系统以内嵌51兼容单片机的射频收发芯片CC2530为核心，采用数字式温度传感器DS18B20，应用传感技术、无线通信技术及计算机技术，实现了基于ZigBee的温度监测。

关键词:CC2530；无线传感器网络；温度传感器；DS18B20

中图分类号：TP212.9文献标识码：A

引言

基于ZigBee的温度监测系统由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，构成无线传感器网络系统，其目的是协作地感知、采集网络区域温度信息发送给协调器节点，可与PC机通信，实现远程监测和收集监测数据。该系统设备体积小，传输可靠性高，安全高，节点功耗低，监测区域大等优点，且无需钻孔布线，使整个监测系统更灵活有效。可用于危险工作环境，珍贵的古老建筑保护等现代工农业生产生活中。如果采用人工定时测量，不但要耗费大量的人力，而且，不能够做到实时监控，特别在某些高温场所还有可能造成安全事故。为此，设计了一种基于无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）的温度检测系统[1]。

ZigBee技术填补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，提供了丰富快捷的应用[3]。本设计正是采用ZigBee技术来架构温度监测系统。

1系统组成

如图1所示，整个系统由测控主机、协调器以及若干无线温度传感器节点组成。其中测控主机主要由上位机、电源、无线收发模块CC2530组成,通过MAX3232转换电路，和PC机进行串口通信。 它能够接收远程各节点信息，监控节点运行情况，并能根据上位机要求发送命令字到指定节点，用来控制各节点的功能。无线温度传感器节点主要由电源、温度传感器、无线收发模块CC2530组成，能够采样并发送数据到测控主机,接收并执行测控主机发送来的指令,并且可作为中转站间接传输数据。限于篇幅，本文主要介绍无线温度传感器节点的硬件结构和软件设计方法。

图1系统结构图

2硬件设计

该系统的协调器及传感器节点电路如图2所示。

核心芯片采用了TI公司的CC2530。CC2530是TI公司推出的真正意义上的SoC ZigBee产品。CC2530片上系统功能模块集成了CC2420RF收发器，具有极高的接受灵敏度和抗干扰性能，并支持2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee协议[3]。CC2591 [4]是TI公司推出的一款高性能、低成本的RF 前端，可将输出功率提高＋22dBm，接收机灵敏度提高＋6dB。温度传感器采用美国Dallas公司推出的单线数字式温度传感器DS18B20，它将现场采集到的温度数据直接转换成数字量输出到CC2530的IO口。

3 软件设计

主程序包括单片机系统初始化、CC2530子系统配置初始化、ZigBee组网等。程序流程如下图3所示。

图3 程序流程图

在PC机上，用VC++编写上位机程序，把从传感器接收到的数据描绘成曲线，并显示当前值。图4是一个置于空调前的温度传感器节点发回来的数据曲线图，从该图可以看出，节点温度从32℃降到了19℃。

图4 上位机界面

4 结语

本文针对当前温湿度检测中面临的检测点分散、布线困难和实时性差等特点，设计了基于ZigBee的温度监测系统，可以显示各测试点的实时温度，还可以通过RS232接口将数据上传到PC机存储，以便进一步分析处理。该系统采用了低功耗的集成化器件，提高了系统稳定性和可靠度，在危险区域和大面积检测中布置容易，能够实现低成本连续在线检测，较传统在线检测系统具有更大的优势。

参考文献

[1]瞿雷，刘盛德，胡咸斌. ZigBee技术及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社,2007：472.

[2]李文仲，段朝玉等.ZigBee2006无线网络与无线定位实战[M].北京：北京航空航天大学出版社, 2008：23-30

[3]Chipcon Products from Texas Instruments CC2530 datasheet

[4]Microchip Company.CC2591.[EB/OL].[2006-5-10]. www.省略.

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