2008年 第2期
仪表技术与传感器
I nstru ment Technique and Sens or 2008
No 12
用于环境监测的自供电传感器网络
张 强, 杨 涛
(西南科技大学信息工程学院, 四川绵阳 621010)
摘要:温室环境监测采用基于Zig Bee 技术的智能网络化传感器有着很明显的优势。Zig Bee 网络容量大、功耗低、易于扩充并且支持自组织组网。设计了一种太阳能自供电的Zig Bee 无线传感器监测节点, 介绍了基于Zig Bee 协议构建的点对点无线数据采集网络, 包括上位机监控程序和传感器节点的软、硬件设计。关键词:Zig Bee 协议; 太阳能; 温湿度检测; 无线传感器网络
中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2008) 02-0034-03
Self 2powered W i reless Sen sor Network for Env i ronm en t M on itor i n g
Z HANG Q iang, Y ANG Tao
(School of I nfor ma ti on Eng i n eer i n g, Southwest Un i versity of Sc i ence &Technology, M i a nyang 621010, Ch i n a) Abstract:Zig Bee 2based wireless sens or net w orks in greenhouse envir on mental monit oring has markable advantages due t o its large capacity, l ow 2power, good scalability and self 2organizati on of in w discussed a s olar 2based, s olar 2powering technol ogy and architecture of Zig Bee wireless or w app in . And it intr oduced the app licati on data collecting net w ork based on Zig Bee p r host computer s oft w are and the hard ware design of sens or node .
Key words:Zig Bee p r idity monit oring; wireless sens or net w ork 1 系统结构
网络功能。一般有两种组网形式:星型网络, 以一个完整功能设备为网络中心; 簇型网络, 在若干星型网络基础上, 通过中心的完整功能设备再互相连接起来, 组成一个树型网络。系统的网络结构见图1
。
、P I C18系列的
MCU 和Zig Bee 兼容的无线收发芯片组成。MCU 与无线收发芯
片通过SP I 总线连接, 二者构成无线传输模块。相应的通信协议与应用程序都在MC U 上实现。
数据接收端使用相同的无线传输模块, 并且利用RS -232异步串口与PC 机通信, 其功能相当于一个接入点, 一方面将主机向数据采集端发送的控制信号以无线的方式发射出去, 另一方面接收采集数据并上传给主机。
主机通过相应监控程序, 向数据采集端发出数据采集请求, 接收数据并实时显示数据。
2 Z i gBee 通信协议
图1 网络结构图
3 硬件设计
311 传感器节点总体结构及功耗估计
无线传感器网络首先考虑的是能量高效性, 尽可能地延长网络生命周期[1]。高能效的通信机制主要包括路由协议、MAC 协议等。MAC 层用于建立可靠的点对点或点到多点通信链路, 能量消耗主要表现在空闲侦听、接收不必要数据和碰撞重传等。基于CS MA 的随机访问机制的Zig Bee 协议适合传感器网络的节能要求, 为了减少能量消耗, 它采用“侦听/睡眠”交替的无线信道侦听机制, 当节点目前没有传感任务且不需要为其他节点转发数据时, 关闭节点的无线通信模块、传感器模块, 甚至计算模块以节省能量[2]。
Zig Bee 网络设备分为两类:完整功能设备(full functi onal device, FF D ) , 支持所有的网络功能, 是网络的核心部分; 部分功
传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块4部分组成。处理器模块P I C18LF4620负责控制、存储和处理本身采集的数据及其他节点发来的数据, 工作电压为3V, 典型工作电流为25μA, 空闲模式电流下降到215μA, 而休眠模式中电流仅有100n A, 处理器消耗的平均功耗仅为01045mW.
无线通信模块负责与监测端和其他节点的无线通信, 无线通信模块接收功率消耗为65101mW , 发射消耗为57142mW , 搜索设备时延为30m s, 休眠激活需15m s, 活动设备信道接入需要15m s, 通信时间需要0112m s . 当数据需要路由转发时, 每次跳转增加10m s 的延时。
电源模块负责为节点提供电能, 使用弱光型非晶硅(38mm ×
13mm ) 太阳能板, 最大输出电压3V, 最大输出电流1mA. 处于
能设备(reduced functi onal device, RF D ) , 只支持最少的必要的
收稿日期:2007-02-11 收修改稿日期:2007-09-12
晴天光照较强情况下, 最大输出功率为01038mW 左右; 在阴天
第2期
张强等:用于环境监测的自供电传感器网络
35
光线较弱情况下, 最大输出功率01022mW 左右。
传感器模块负责监测区域内温湿度信息的采集和数据转换, 温湿度采样时间不超过6s, 每隔10s 进行一次采样, 占空比为016, SHT11温湿度传感器工作于215V 电压, 平均功耗为
016μW.
312 太阳能供电模块
时钟。SHT11传感器模块提供双向串行双线, 共有5条用户命令, 分别是测量温度命令(03H ) 、测量湿度命令(05H ) 、读寄存器状态命令(07H ) 、写寄存器状态命令(06H ) 和软启动命令59
(1EH ) 。DAT A 在SCK 时钟下降沿之后改变状态并仅在SCK
时钟上升沿有效。SHT11上电后进入休眠模式, 首先发送一个启动时序, 唤醒芯片, 即在S CK 为高时使DAT A 由高电平变为低电平, 并在下一个SCK 为高时将DAT A 升高。微控器发出测量命令后就等待测量完成, 为表明测量完成, SHT11将数据线拉成低电平。微控器重新启动SCK, SHT11就传送2字节的测量数据与1字节的CRC 数据。传送顺序是最高位(MS B ) 到最低位(LS B ) 。在收到测量值LS B 后保持应答信号ACK 高电平, 来终止通信。SHT11在测量和通信完成后会自动返回睡眠模式。
传感器节点通常以可充电池作为储能装置, 但可充电池存在一些难以克服的缺点[3], 如循环寿命短、功率密度低、维护量大等。同时由于光伏发电功率的间断或不足, 可充电池经常处于充放电小循环或小电流充放电状态中, 加快了老化进程, 缩短了循环使用寿命[4]。在光伏与可充电池之间配置一定容量的超级电容器, 并通过并联控制器控制超级电容器向可充电池的能量流动过程。这样, 可以充分发挥超级电容器功率密度大的优点, 优化可充电池的充放电电流; 还可以利用超级电容器的储能能力, 避免可充电池的充放电小循环的发生, 或减少发生的次数。
采用超级电容器和可充电池混合储能的光伏系统, 主要由太阳能板、充电控制器、并联控制器、超级电容器、可充电池和负载等组成。量的控制环节, 。
制, , , 并。检测超级电容器组的端电压, 当其低于设定的额定值而且可充电池的电压也较低时, 断开负载, 超级电容器只给可充电池充电; 当可充电池电压较高时, 则减小超级电容器和并联控制器的输出电流; 当可充电池的端电压高于设定的保护值且超级电容器的端电压也较高时, 充电控制器退出最大功率跟踪(MPPT ) 方式, 转到限流输出工作方式。控制流程图如图2所示
。
3, T =-40+0101M
M 为传送过来的数字量。
SHT11需要对湿度读数N 进行非线性补偿, 由于采用的12
位湿度读数, 其公式为
-62
RH 1=(-4+010405N -218×10N ) %
而且需要进行温度补偿, 公式为
RH =RH 1+(T -25) (0101+0100008N ) %
从而得到实际湿度值。
314 无线模块的硬件
CC2420是一款兼容Zig Bee 协议的芯片, 具有很高的集成
度, 而且功耗低。CC2420在选择性和灵敏度两个方面超过
I EEE 802. 15. 4标准, 从而能确保通信距离远和通信有效而可
靠。
该模块主要的设计在于MCU 对RF 的控制, 其电路连接图如图4所示。其中, 匹配电路主要用来匹配芯片的输入输出阻抗, 使其输入输出阻抗为50Ω, 同时为芯片内部的P A 及LNA 提供直流偏置。CC2420需要16MHz 的参考时钟用于250
kbit/s 数据的收发, 使用内部晶体振荡器, 在XOS C16_Q1和XOSC16_Q2引脚接入。CC2420使用SF D 、F I F O 、F I F OP 、和CC A 4个引脚表示收发数据的状态; P I C18LF4620通过SP I 接口与CC2420交换数据。SCK 引脚提供了4MHz 的波特率实现读写
操作。另外, 还设置了2个通用的I/O口RC0和RC1, 分别用于收发使能和唤醒操作。P I C18LF4620对CC2420的操作大部分都是以中断服务程序的形式来实现的, 采用电平触发的方
图2 充电控制流程
式, 在中断触发后, 中断服务程序通过读取中断状态寄存器的相应位, 来确定进行何种操作。
4 软件设计411 初始化
313 温湿度传感器模块
温湿度传感器在工农业生产、气象、环保等领域得到越来越广泛的应用[5]。SHT11[6]连接示意图如图3所示, 使用通用
I/O端口RA0、RA1与温湿度传感器进行数据传输和提供参考
初始化包括定义信息包传输的基本格式; 定义P I C18LF 2
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I nstru ment Technique and Sens or
Feb 12008
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偶校验位, 波特率为916×10bit/s . 传输数据采用二进制传输
模式。以一个数据包为例, 其帧头为7EH (十六进制) , 然后是数据串, 帧尾为2A. M SComm 控件以二进制的形式接收数据, 并在PC 端实时显示
。
图4 无线模块连接示意图
４６２０和CC2420的端口; 打开电压调节器, 复位CC2420, 开启晶体振荡器, 写入所有必须的寄存器和地址识别(为自动地址识别准备) 。寄存器设置如下:
SXOSC ON 打开晶体振荡器;MDMCTRL0=0x0AF2, 打开自
动应答; MDMCT RL1=0x05; 设置关联门限值=20; OCFG0=
0x007F, 设置F I F OP 门限至最大值128; SECCTRL0=0x01C4,
关闭安全使能。
缓冲接收模式:先使能信息包接收和F I F OP 中断, 通过F I 2
F OP 中断服务程序接收信息包, 其中RXF I F O 溢出和不合法信
息包格式都有中断服务程序处理, 信息包接收采用CC2420自动应答。寄存器设置如下:RX_MODE=0; S RXON ;
RXF I F O 缓冲器溢出, I . , 是Zig Bee 的物理层和MAC 层的主要支撑技术。该标准由于采用了简单的物理层和MAC 层协议而使其具有低功耗、低成本等优点, 从而使得Zig Bee 更适合于工业监控、传感器网络、家庭监控等应用。电容器与可充电池混合储能, 可以使储能系统的性能得到较大程度的改善。由于超级电容器的储能能力和并联控制器的控制作用, 可以减少可充电池由于光伏发电功率间断或很低时所导致的充放电小循环, 延长了使用寿命。当处于无光照状态下状态时, 并联控制器继续工作, 向负载提供电能, 并给可充电池充电; 当超级电容器的端电压下降到设定的下限值时, 并联控制器停止工作, 由可充电池单独对负载供电。参考文献:
[1] 任丰原, 黄海宁, 林闯. 无线传感器网络. 软件学报, 2003, 14(7) :
1282-1291.
[2] EG AND. The e mergence of Zig Bee in building aut omati on and indus 2
trial contr ol . Computing &Contr ol Engineering Journal, 2005, 16(2) :14-19.
[3] JOSSE N A, G ARCHE J, S AUER D U. Operati on conditi ons of batteries
in P V app licati ons . Solar Energy, 2004, 76:759-769.
[4] S AUER D U, G ARCHE J. Op ti m um battery design f or app licati ons in
phot ovoltaic syste m s theoretical considerati ons . Journal of Power Sources, 2001, 95:130-134.
[5] 沙占友. 集成化智能传感器原理与应用. 北京:电子工业出版社,
2004:119-127.
[6] 孟臣, 李敏, 李爱传. I 2C 总线数字式温湿度传感器SHT11及其在
噪声放大器增益。
缓冲发送模式:802. . 4媒介访问控制层数字。使能发送, 当信道评估显示信道空闲时, 使能校准然后发送; 当没有字节写入, TXF I F O 发出下溢指示状态位和下溢脉冲, 发送自动停止。ST XON 使能发送, STXONCC A 信道估计显示信道空闲, 使能校准然后发送; 当
SF LUSHTX 没有字节写入, T XF I F O 发出下溢脉冲; TXCT L =0XA0FF, 发射最大电流为1172mA. 412 中断服务子程序
P I C18LF4620有多达11种中断源, 设计使用了其中的SC I
异步接收中断, 接收温湿度数字信号。初始化工作完成后, 当单片机通过SC I 接收完一个字节数据就会产生SC I 接收中断, 在产生中断后, 程序即进入中断服务子程序。
在P I C18LF4620通用寄存器里开辟一个数据缓存区, 由10个寄存器组成, 同时自定义收发数据计数器RX _I F0和TX _
I F0。RX _I F0是接收数据计数器, 其中存放的值表示P I C18LF4620接收到第几个数据, 每接收到一个数据, 就将RX_I F0加1, 同时寄存器地址加1, 以便接收下一个数据。当RX_I F0的值等于10时表示接收完一帧数据。TX_I F0是发送数据
计数器, 其中存放的值表示P I C18LF4620向CC2420发送了几个数据, P I C 每发送完一个数据, 就把TX_I F0加1, 同时寄存器地址加1, 以便发送下一个数据。TX_I F0等于10时, 表示已发送完一帧数据。中断服务子程序流程如图5所示。
413 上位机显示
单片机系统的应用. 国外电子元器件, 2004(3) :50-54.
[7] 孙利民, 李建中. 无线传感器网络. 北京:清华大学出版社, 2005:
1154-1178.
系统每隔10s 进行一次采样, 将接收到的温湿度数据通过串口传送到PC 机上进行实时显示。通信协议如下:采用RS -232串口异步通信, 1位起始位, 8位数据位, 1位停止位, 无奇
作者简介:张强(1983—) , 硕士研究生, 主要研究方向为无线传感器网
络设计。E -mail:zhqi [email protected]
2008年 第2期
仪表技术与传感器
I nstru ment Technique and Sens or 2008
No 12
用于环境监测的自供电传感器网络
张 强, 杨 涛
(西南科技大学信息工程学院, 四川绵阳 621010)
摘要:温室环境监测采用基于Zig Bee 技术的智能网络化传感器有着很明显的优势。Zig Bee 网络容量大、功耗低、易于扩充并且支持自组织组网。设计了一种太阳能自供电的Zig Bee 无线传感器监测节点, 介绍了基于Zig Bee 协议构建的点对点无线数据采集网络, 包括上位机监控程序和传感器节点的软、硬件设计。关键词:Zig Bee 协议; 太阳能; 温湿度检测; 无线传感器网络
中图分类号:TP212 文献标识码:A 文章编号:1002-1841(2008) 02-0034-03
Self 2powered W i reless Sen sor Network for Env i ronm en t M on itor i n g
Z HANG Q iang, Y ANG Tao
(School of I nfor ma ti on Eng i n eer i n g, Southwest Un i versity of Sc i ence &Technology, M i a nyang 621010, Ch i n a) Abstract:Zig Bee 2based wireless sens or net w orks in greenhouse envir on mental monit oring has markable advantages due t o its large capacity, l ow 2power, good scalability and self 2organizati on of in w discussed a s olar 2based, s olar 2powering technol ogy and architecture of Zig Bee wireless or w app in . And it intr oduced the app licati on data collecting net w ork based on Zig Bee p r host computer s oft w are and the hard ware design of sens or node .
Key words:Zig Bee p r idity monit oring; wireless sens or net w ork 1 系统结构
网络功能。一般有两种组网形式:星型网络, 以一个完整功能设备为网络中心; 簇型网络, 在若干星型网络基础上, 通过中心的完整功能设备再互相连接起来, 组成一个树型网络。系统的网络结构见图1
。
、P I C18系列的
MCU 和Zig Bee 兼容的无线收发芯片组成。MCU 与无线收发芯
片通过SP I 总线连接, 二者构成无线传输模块。相应的通信协议与应用程序都在MC U 上实现。
数据接收端使用相同的无线传输模块, 并且利用RS -232异步串口与PC 机通信, 其功能相当于一个接入点, 一方面将主机向数据采集端发送的控制信号以无线的方式发射出去, 另一方面接收采集数据并上传给主机。
主机通过相应监控程序, 向数据采集端发出数据采集请求, 接收数据并实时显示数据。
2 Z i gBee 通信协议
图1 网络结构图
3 硬件设计
311 传感器节点总体结构及功耗估计
无线传感器网络首先考虑的是能量高效性, 尽可能地延长网络生命周期[1]。高能效的通信机制主要包括路由协议、MAC 协议等。MAC 层用于建立可靠的点对点或点到多点通信链路, 能量消耗主要表现在空闲侦听、接收不必要数据和碰撞重传等。基于CS MA 的随机访问机制的Zig Bee 协议适合传感器网络的节能要求, 为了减少能量消耗, 它采用“侦听/睡眠”交替的无线信道侦听机制, 当节点目前没有传感任务且不需要为其他节点转发数据时, 关闭节点的无线通信模块、传感器模块, 甚至计算模块以节省能量[2]。
Zig Bee 网络设备分为两类:完整功能设备(full functi onal device, FF D ) , 支持所有的网络功能, 是网络的核心部分; 部分功
传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块4部分组成。处理器模块P I C18LF4620负责控制、存储和处理本身采集的数据及其他节点发来的数据, 工作电压为3V, 典型工作电流为25μA, 空闲模式电流下降到215μA, 而休眠模式中电流仅有100n A, 处理器消耗的平均功耗仅为01045mW.
无线通信模块负责与监测端和其他节点的无线通信, 无线通信模块接收功率消耗为65101mW , 发射消耗为57142mW , 搜索设备时延为30m s, 休眠激活需15m s, 活动设备信道接入需要15m s, 通信时间需要0112m s . 当数据需要路由转发时, 每次跳转增加10m s 的延时。
电源模块负责为节点提供电能, 使用弱光型非晶硅(38mm ×
13mm ) 太阳能板, 最大输出电压3V, 最大输出电流1mA. 处于
能设备(reduced functi onal device, RF D ) , 只支持最少的必要的
收稿日期:2007-02-11 收修改稿日期:2007-09-12
晴天光照较强情况下, 最大输出功率为01038mW 左右; 在阴天
第2期
张强等:用于环境监测的自供电传感器网络
35
光线较弱情况下, 最大输出功率01022mW 左右。
传感器模块负责监测区域内温湿度信息的采集和数据转换, 温湿度采样时间不超过6s, 每隔10s 进行一次采样, 占空比为016, SHT11温湿度传感器工作于215V 电压, 平均功耗为
016μW.
312 太阳能供电模块
时钟。SHT11传感器模块提供双向串行双线, 共有5条用户命令, 分别是测量温度命令(03H ) 、测量湿度命令(05H ) 、读寄存器状态命令(07H ) 、写寄存器状态命令(06H ) 和软启动命令59
(1EH ) 。DAT A 在SCK 时钟下降沿之后改变状态并仅在SCK
时钟上升沿有效。SHT11上电后进入休眠模式, 首先发送一个启动时序, 唤醒芯片, 即在S CK 为高时使DAT A 由高电平变为低电平, 并在下一个SCK 为高时将DAT A 升高。微控器发出测量命令后就等待测量完成, 为表明测量完成, SHT11将数据线拉成低电平。微控器重新启动SCK, SHT11就传送2字节的测量数据与1字节的CRC 数据。传送顺序是最高位(MS B ) 到最低位(LS B ) 。在收到测量值LS B 后保持应答信号ACK 高电平, 来终止通信。SHT11在测量和通信完成后会自动返回睡眠模式。
传感器节点通常以可充电池作为储能装置, 但可充电池存在一些难以克服的缺点[3], 如循环寿命短、功率密度低、维护量大等。同时由于光伏发电功率的间断或不足, 可充电池经常处于充放电小循环或小电流充放电状态中, 加快了老化进程, 缩短了循环使用寿命[4]。在光伏与可充电池之间配置一定容量的超级电容器, 并通过并联控制器控制超级电容器向可充电池的能量流动过程。这样, 可以充分发挥超级电容器功率密度大的优点, 优化可充电池的充放电电流; 还可以利用超级电容器的储能能力, 避免可充电池的充放电小循环的发生, 或减少发生的次数。
采用超级电容器和可充电池混合储能的光伏系统, 主要由太阳能板、充电控制器、并联控制器、超级电容器、可充电池和负载等组成。量的控制环节, 。
制, , , 并。检测超级电容器组的端电压, 当其低于设定的额定值而且可充电池的电压也较低时, 断开负载, 超级电容器只给可充电池充电; 当可充电池电压较高时, 则减小超级电容器和并联控制器的输出电流; 当可充电池的端电压高于设定的保护值且超级电容器的端电压也较高时, 充电控制器退出最大功率跟踪(MPPT ) 方式, 转到限流输出工作方式。控制流程图如图2所示
。
3, T =-40+0101M
M 为传送过来的数字量。
SHT11需要对湿度读数N 进行非线性补偿, 由于采用的12
位湿度读数, 其公式为
-62
RH 1=(-4+010405N -218×10N ) %
而且需要进行温度补偿, 公式为
RH =RH 1+(T -25) (0101+0100008N ) %
从而得到实际湿度值。
314 无线模块的硬件
CC2420是一款兼容Zig Bee 协议的芯片, 具有很高的集成
度, 而且功耗低。CC2420在选择性和灵敏度两个方面超过
I EEE 802. 15. 4标准, 从而能确保通信距离远和通信有效而可
靠。
该模块主要的设计在于MCU 对RF 的控制, 其电路连接图如图4所示。其中, 匹配电路主要用来匹配芯片的输入输出阻抗, 使其输入输出阻抗为50Ω, 同时为芯片内部的P A 及LNA 提供直流偏置。CC2420需要16MHz 的参考时钟用于250
kbit/s 数据的收发, 使用内部晶体振荡器, 在XOS C16_Q1和XOSC16_Q2引脚接入。CC2420使用SF D 、F I F O 、F I F OP 、和CC A 4个引脚表示收发数据的状态; P I C18LF4620通过SP I 接口与CC2420交换数据。SCK 引脚提供了4MHz 的波特率实现读写
操作。另外, 还设置了2个通用的I/O口RC0和RC1, 分别用于收发使能和唤醒操作。P I C18LF4620对CC2420的操作大部分都是以中断服务程序的形式来实现的, 采用电平触发的方
图2 充电控制流程
式, 在中断触发后, 中断服务程序通过读取中断状态寄存器的相应位, 来确定进行何种操作。
4 软件设计411 初始化
313 温湿度传感器模块
温湿度传感器在工农业生产、气象、环保等领域得到越来越广泛的应用[5]。SHT11[6]连接示意图如图3所示, 使用通用
I/O端口RA0、RA1与温湿度传感器进行数据传输和提供参考
初始化包括定义信息包传输的基本格式; 定义P I C18LF 2
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偶校验位, 波特率为916×10bit/s . 传输数据采用二进制传输
模式。以一个数据包为例, 其帧头为7EH (十六进制) , 然后是数据串, 帧尾为2A. M SComm 控件以二进制的形式接收数据, 并在PC 端实时显示
。
图4 无线模块连接示意图
４６２０和CC2420的端口; 打开电压调节器, 复位CC2420, 开启晶体振荡器, 写入所有必须的寄存器和地址识别(为自动地址识别准备) 。寄存器设置如下:
SXOSC ON 打开晶体振荡器;MDMCTRL0=0x0AF2, 打开自
动应答; MDMCT RL1=0x05; 设置关联门限值=20; OCFG0=
0x007F, 设置F I F OP 门限至最大值128; SECCTRL0=0x01C4,
关闭安全使能。
缓冲接收模式:先使能信息包接收和F I F OP 中断, 通过F I 2
F OP 中断服务程序接收信息包, 其中RXF I F O 溢出和不合法信
息包格式都有中断服务程序处理, 信息包接收采用CC2420自动应答。寄存器设置如下:RX_MODE=0; S RXON ;
RXF I F O 缓冲器溢出, I . , 是Zig Bee 的物理层和MAC 层的主要支撑技术。该标准由于采用了简单的物理层和MAC 层协议而使其具有低功耗、低成本等优点, 从而使得Zig Bee 更适合于工业监控、传感器网络、家庭监控等应用。电容器与可充电池混合储能, 可以使储能系统的性能得到较大程度的改善。由于超级电容器的储能能力和并联控制器的控制作用, 可以减少可充电池由于光伏发电功率间断或很低时所导致的充放电小循环, 延长了使用寿命。当处于无光照状态下状态时, 并联控制器继续工作, 向负载提供电能, 并给可充电池充电; 当超级电容器的端电压下降到设定的下限值时, 并联控制器停止工作, 由可充电池单独对负载供电。参考文献:
[1] 任丰原, 黄海宁, 林闯. 无线传感器网络. 软件学报, 2003, 14(7) :
1282-1291.
[2] EG AND. The e mergence of Zig Bee in building aut omati on and indus 2
trial contr ol . Computing &Contr ol Engineering Journal, 2005, 16(2) :14-19.
[3] JOSSE N A, G ARCHE J, S AUER D U. Operati on conditi ons of batteries
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[4] S AUER D U, G ARCHE J. Op ti m um battery design f or app licati ons in
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[5] 沙占友. 集成化智能传感器原理与应用. 北京:电子工业出版社,
2004:119-127.
[6] 孟臣, 李敏, 李爱传. I 2C 总线数字式温湿度传感器SHT11及其在
噪声放大器增益。
缓冲发送模式:802. . 4媒介访问控制层数字。使能发送, 当信道评估显示信道空闲时, 使能校准然后发送; 当没有字节写入, TXF I F O 发出下溢指示状态位和下溢脉冲, 发送自动停止。ST XON 使能发送, STXONCC A 信道估计显示信道空闲, 使能校准然后发送; 当
SF LUSHTX 没有字节写入, T XF I F O 发出下溢脉冲; TXCT L =0XA0FF, 发射最大电流为1172mA. 412 中断服务子程序
P I C18LF4620有多达11种中断源, 设计使用了其中的SC I
异步接收中断, 接收温湿度数字信号。初始化工作完成后, 当单片机通过SC I 接收完一个字节数据就会产生SC I 接收中断, 在产生中断后, 程序即进入中断服务子程序。
在P I C18LF4620通用寄存器里开辟一个数据缓存区, 由10个寄存器组成, 同时自定义收发数据计数器RX _I F0和TX _
I F0。RX _I F0是接收数据计数器, 其中存放的值表示P I C18LF4620接收到第几个数据, 每接收到一个数据, 就将RX_I F0加1, 同时寄存器地址加1, 以便接收下一个数据。当RX_I F0的值等于10时表示接收完一帧数据。TX_I F0是发送数据
计数器, 其中存放的值表示P I C18LF4620向CC2420发送了几个数据, P I C 每发送完一个数据, 就把TX_I F0加1, 同时寄存器地址加1, 以便发送下一个数据。TX_I F0等于10时, 表示已发送完一帧数据。中断服务子程序流程如图5所示。
413 上位机显示
单片机系统的应用. 国外电子元器件, 2004(3) :50-54.
[7] 孙利民, 李建中. 无线传感器网络. 北京:清华大学出版社, 2005:
1154-1178.
系统每隔10s 进行一次采样, 将接收到的温湿度数据通过串口传送到PC 机上进行实时显示。通信协议如下:采用RS -232串口异步通信, 1位起始位, 8位数据位, 1位停止位, 无奇
作者简介:张强(1983—) , 硕士研究生, 主要研究方向为无线传感器网
络设计。E -mail:zhqi [email protected]