CC2430与DS18B20的粮库温度传感器网络设计(2)
DS18820数字温度计提供9位(二进制)温度读数,指示器件的温度信息经过单线接口送入DS18820或从DS18820送出,因此从主机CPU到 DS18820仅需一条线(和地线)。DS18820的电源可以由数据线本身提供,而不需要外部电源。因为每一个DS18820在出厂时已经给定了唯一的序号,因此任意多个DS18820可以存放在同一条单线总线上,这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DS18820的测量范围从 -55℃~+125℃,增量值为0.5℃,可在1 s(典型值)内把温度变换成数字。DS18820与CC2430的接口电路如图5所示。
多个DS18820读温度流程如下:复位→发55HMATCHROM命令→发64位地址→发44H开始转换命令→延时→复位→发55HMATCHROM命令→发64位地址→发0BE读存储器命令→连续读出2字节数据(即温度)→复位→读下一个器件温度。
4 CC2430模块
4.1 CC2430芯片的主要特点
CC2430芯片延用了以往CC2420芯片的架构,在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。它使用1个8位MCU(8051),具有128 KB可编程闪存和8 KB的RAM,还包含模拟数字转换器(ADC)、几个定时器(timer)、AES128协同处理器、看门狗定时器(watchdogtimer)、32 kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(power on reset)、掉电检测电路(brown out detection),以及21个可编程I/O引脚。CC2430芯片采用0.18 μmCMOS工艺生产;在接收和发射模式下,电流损耗分别低于27 mA或25 mA。CC2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性,特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。
CC2430芯片的主要特点如下:高性能和低功耗的 8051微控制器核;集成符合IEEE 802.15.4标准的2.4GHz的RF无线电收发机;优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性;在休眠模式时仅0.9μA的流耗,外部的中断或RTC能唤醒系统;在待机模式时少于0.6μA的流耗,外部的中断能唤醒系统;硬件支持CSMA/CA功能;较宽的电压范围(2.0~3.6 V);数字化的RSSI/LQI支持和强大的DMA功能;具有电池监测和温度感测功能;集成了14位模数转换的ADC;集成AES安全协处理器;带有2个强大的支持几组协议的USART,以及1个符合IEEE802.15.4规范的MAC计时器,1个常规的16位计时器和2个8位计时器;强大和灵活的开发工具。
4.2 CC2430模块设计
CC2430芯片需要很少的外围部件配合就能实现信号的收发功能。电路使用一个非平衡天线,连接非平衡变压器可使天线性能更好。电路中的非平衡变压器由电容C112和电感L102、L100、L101以及1个PCB微波传输线组成,整个结构满足RF输入/输出匹配电阻(50 Ω)的要求。内部T/R交换电路完成LNA和PA之间的交换。用1个32 MHz的石英谐振器(X100)和2个电容(C108和C109)构成一个32 MHz的晶振电路。用1个32.768 kHz的石英谐振器(Y100)和2个电容(C110和C111)构成一个32.768 kHz的晶振电路。电压调节器为所有要求1.8 V电压的引脚和内部电源供电,C115、C100、C101、C104、C102、C113、C103、C107、C106、C105电容是去耦合电容,用于电源滤波,以提高芯片工作的稳定性,R101、R102为电流提供精确的偏置电阻,如图6所示。
5 软件设计
5.1 上位机软件设计
本系统中,上层管理软件采用3层C/S模式,实时对传感器网络送来的数据进行处理,形成用户最终关心的数据表现形式。局域网内的终端用户在经过授权后,可以读取监控主机上的实时数据,实现远程的监测。监控应用软件还对
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