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基于ZigBee和TS118-3的温度监测系统设计

作　者: 彭迪
导　师: 万生鹏
学　校: 南昌航空大学
专　业: 光学工程
关键词: ZigBee CC2530 TS118-3 温度监测系统
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着无线传感网络技术的迅速发展与兴起，该技术引起了广泛重视，并且被越来越多地应用在智能家居、工业自动化等领域。作为无线传感的一种，无线温度传感在农作物生长、食品、医疗以及工业生产等诸多领域均具有巨大的应用前景。基于此，本文设计、实现了一种远程无线温度实时监测系统。该系统基于无线传感网络协议—ZigBee（低功耗个域网协议）技术，能够对被测对象进行远程无线温度监测。本文进行系统设计时，在被测对象附近会放置一个具有温度采集和射频通信功能的无线终端，该终端通常被称为“节点”。由于ZigBee协议具有传输距离短、低功耗、低成本的特点，所以当节点采集到被测对象的温度信息后，该温度信息需要通过临近的采集节点进行路由转发，从而到达远端接收节点，随后接收节点通过RS232串口将温度数据传送至PC上位机软件显示，实现温度的实时监测。本文具体的研究方案如下：首先，本文选用了TI公司最新的片上系统CC2530芯片作为节点的无线收发和控制模块，CC2530支持最新的ZigBee协议，而且具有低功耗、低成本、体积小以及组网快速灵活等优点，符合系统设计要求。本文对CC2530芯片及其外围电路进行了研究，并且基于ZigBee协议对应用层进行了软件设计。其次，基于非接触式温度传感器的优点，本文在进行系统设计时，节点的温度采集部分（即温度传感器）选用了红外温度传感器TS118-3。TS118-3输出为微弱电压信号，为了提高测量的准确性，对信号进行了放大，信号被放大后经由CC2530芯片上的射频模块无线发送出去。最后通过本文设计的上位机软件测试了该温度监测系统，同时利用ZigBee协议分析仪对系统的组建过程进行了分析，结果表明系统组建良好，能够实现被测对象的远程无线温度监测。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章绪论  8-13
  1.1 选题目的及意义  8-9
  1.2 无线传感器网络的主要应用  9-10
  1.3 研究技术现状  10-11
  1.4 主要内容和安排  11-13
第2章 ZigBee 原理和系统设计  13-22
  2.1 短距离无线通信技术  13-15
  2.2 ZigBee 技术  15-20
    2.2.1 物理层  15-16
    2.2.2 MAC 层  16-17
    2.2.3 网络层  17-19
    2.2.4 应用层  19-20
  2.3 系统设计  20-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章节点硬件电路  22-34
  3.1 节点内部结构  22-23
  3.2 无线微控制器  23-28
    3.2.1 CC2530  23-27
    3.2.2 无线通信模块  27-28
  3.3 TS118-3 和红外测温技术  28-29
  3.4 节点内部电路  29-33
    3.4.1 信号调理  29-31
    3.4.2 外围电路  31-33
  3.5 本章小结  33-34
第4章节点程序设计  34-44
  4.1 开发环境  34
  4.2 Z-stack 协议栈  34-36
  4.3 子节点程序设计  36-40
    4.3.1 子节点类型设置  37-38
    4.3.2 子节点主要程序  38-40
  4.4 协调器节点程序设计  40-43
  4.5 本章小结  43-44
第5章上位机软件设计  44-53
  5.1 方案设计  44-45
  5.2 程序设计  45-49
    5.2.1 设计环境  45-46
    5.2.2 主要模块设计  46-49
  5.3 系统测试  49-52
  5.4 本章小结  52-53
第6章总结与展望  53-55
  6.1 工作总结  53
  6.2 展望  53-55
参考文献  55-57
附录一  57-58
附录二  58-59
硕士期间发表论文  59-60
致谢  60

基于ZigBee和TS118-3的温度监测系统设计

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