王　婷，陳憲偉

(1.蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州　730070：2.蘭州冠云科技發(fā)展有限公司, 甘肅 蘭州　730070)

?

基于ZigBee技術(shù)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)

王婷1，陳憲偉2

(1.蘭州交通大學(xué)，甘肅 蘭州730070：2.蘭州冠云科技發(fā)展有限公司, 甘肅 蘭州730070)

摘 要：將 ZigBee 技術(shù)應(yīng)用到溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，設(shè)計了適合遠(yuǎn)程溫度檢測與傳輸?shù)碾娐繁O(jiān)測系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：ZigBee技術(shù)；溫度采集；單片機；無線通信

溫度控制系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程溫度檢測與傳輸一直是個難題[1]，而且溫度控制效果不理想。將ZigBee技術(shù)應(yīng)用到溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采用STC89C52作為終端節(jié)點和協(xié)調(diào)器的主控芯片，CC2530模塊作為無線收發(fā)芯片，溫度傳感器采用高精度的數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20，設(shè)計了適合遠(yuǎn)程溫度檢測與傳輸?shù)碾娐繁O(jiān)測系統(tǒng)。

1系統(tǒng)概述

ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案[2]?；赯igBee技術(shù)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)溫度實時監(jiān)控的無線傳輸方式，為溫度控制提供一種更為便捷的方式。硬件系統(tǒng)總共分為監(jiān)測終端和顯示終端兩大部分[3]。監(jiān)測終端主要是通過DS18B20溫度傳感器實時監(jiān)測溫度數(shù)據(jù)，通過主控制器STC89C52單片機的控制，將DS18B20監(jiān)測到的數(shù)據(jù)實時傳送到ZigBee發(fā)送模塊。通過ZigBee接收模塊接收溫度數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)送給ZigBee接收模塊，顯示終端主控器將ZigBee接收模塊發(fā)送過來的溫度數(shù)據(jù)在顯示模塊數(shù)碼管中顯示，顯示終端可以顯示任何時刻溫度數(shù)值。圖1、圖2分別為系統(tǒng)監(jiān)測終端和顯示終端結(jié)構(gòu)框圖[4-5]。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1監(jiān)測終端的軟件設(shè)計

監(jiān)測系統(tǒng)主要分為系統(tǒng)初始化程序、溫度傳感器讀取溫度程序、ZigBee模塊收發(fā)數(shù)據(jù)程序。程序編寫采用模塊化思想，將各個功能模塊封裝成函數(shù)，在主函數(shù)中依次調(diào)用[6-7]。系統(tǒng)的流程如圖3所示。

2.2監(jiān)測終端和顯示終端ZigBee模塊程序設(shè)計

監(jiān)測終端的ZigBee模塊軟件流程圖如圖4所示。

節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)前必須要加入某個已存在的網(wǎng)絡(luò)中，在加入網(wǎng)絡(luò)成功后，才能夠?qū)鞲衅鱾鱽淼臄?shù)據(jù)正確的發(fā)送到主節(jié)點，并且每次判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功。顯示終端的ZigBee模塊軟件流程圖如圖5所示。

3系統(tǒng)測試結(jié)果及分析

ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。主要用于近距離無線連接，它有自己的無線電標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很低的功耗，就能夠以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器[5]。圖6為溫度檢測系統(tǒng)工作現(xiàn)場。

為測試系統(tǒng)遠(yuǎn)程溫度檢測與傳輸效果，系統(tǒng)將現(xiàn)場檢測溫度與50 m無線通信遠(yuǎn)程檢測溫度值對比，如圖6所示，圖(a)為系統(tǒng)現(xiàn)場檢測溫度-發(fā)射部分，用數(shù)字溫度計測現(xiàn)場溫度，圖(b)為50 m處接收端顯示測量溫度。實際測量時將一電爐做熱源放置于發(fā)射端附近，10秒讀一次數(shù)據(jù)，測試數(shù)據(jù)見表1，數(shù)據(jù)處理如圖7所示。

從數(shù)據(jù)及圖表能夠看出：遠(yuǎn)程檢測到的溫度值與現(xiàn)場檢測溫度值誤差控制在0.3 ℃以內(nèi)，而且呈線性分布，比較有規(guī)律，如忽略遲滯時間則可控制在0.1 ℃以內(nèi)，達(dá)到了良好的遠(yuǎn)程溫度檢測與傳輸效果。

4結(jié)論

經(jīng)系統(tǒng)實驗驗證，在室外無障礙的環(huán)境下

500米之內(nèi)，室內(nèi)隔一堵墻的環(huán)境下150米范圍內(nèi)，采用ZigBee技術(shù)的溫度遠(yuǎn)程檢測系統(tǒng)效果良好。

參考文獻：

[1]時杉杉，姜雪松．地源熱泵空調(diào)控制系統(tǒng)的變頻改造[J].森林工程，2008，24( 6) : 25-28．

[2]李文忠，段朝玉.ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的入門與實戰(zhàn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

[3]熬誠博.基于ZigBee技術(shù)的溫度數(shù)據(jù)采集監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[D].吉林：吉林大學(xué)，2010.

[4]金純，羅祖秋，羅鳳.ZigBee技術(shù)基礎(chǔ)及案例分析[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.

[5]張旭日.基于ZigBee溫度無線傳感器監(jiān)測信息管理系統(tǒng)[D].吉林：吉林大學(xué)，2011.

[6]郭聰，等.基于單片機的霍爾效應(yīng)實驗數(shù)據(jù)采集和顯示系統(tǒng)的研發(fā)[J].大學(xué)物理實驗，2015(2)：55-56.

[7]基于單片機的自位電供暖強度智能調(diào)控裝置[J].大學(xué)物理實驗，2015(2)：52-53.

The Temperature Monitoring System Based on ZigBee Technology

WANG Ting1，CHEN Xian-wei2

(1.Lanzhou Jiao tong University, Gansu Lanzhou 730070；2.Lanzhou Aili Technology Development Co.Ltd，Gansu Lanzhou 730070)

Key words：ZigBee technology；temperature gathering；MCU；wireless communication

Abstract：ZigBee technology will be applied to temperature data acquisition system, design the circuit monitoring system for remote temperature measurement andtransmission.

收稿日期：2016-04-17

文章編號：1007-2934(2016)03-0009-03

中圖分類號：TN 929.5;TP 274

文獻標(biāo)志碼：A

DOI：10.14139/j.cnki.cn22-1228.2016.003.003