基于Zigbee的无线温度采集系统设计

单位代码 单位代码 005005 分分 类类 号 号 TPTP 延安大学西安创新学院 本科毕业论文 设计 本科毕业论文 设计 题题 目目 基于基于 ZigBeeZigBee 的无线温度采集的无线温度采集 系统设计系统设计 专专 业 业 电子信息工程电子信息工程 姓姓 名名 学学 号 号 指导教师 指导教师 职职 称 称 讲讲 师师 毕业时间 毕业时间 二二 一三年六月一三年六月 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 I 基于 Zigbee 的无线温度采集系统设计 摘要 本设计为基于 STC89C52 利用 ZigBee 无线通讯技术完成的温度无线采集系统 温度传感器采集来的数据 通过单片机做数据处理并利用 ZigBee 的无线发送模块 将温度信息发送出去 经过 ZigBee 接收模块接收数据 再通过单片机做数据处理 将温度信息通过显示屏显示出来 从而完成温度的无线采集 关键词 ZigBee STC89C52 无线温度采集 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 II Wireless temperature acquisition system based on ZigBee Abstract The design for the STC89C52 using ZigBee wireless communication technology to complete the wireless temperature acquisition system based on The data collected by temperature sensor and uses the wireless transmission module ZigBee through the single chip microcomputer for data processing the temperature information is sent out After the ZigBee receiving module receives the data and data processing by the MCU the temperature information is displayed through the display screen so as to complete the wireless acquisition temperature KEY WORDS ZigBee STC89C52 wireless temperature acquisition 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 III 目 录 1 概述 4 1 1 选题背景 4 1 2 选题研究的目的和意义 4 2 方案选择 4 2 1 传感器的选择 5 2 2 主控部分的选择 5 2 3 系统整体介绍 6 3 系统的硬件设计 6 3 1 传感器 DS18B20 温度传感器 6 3 2 ZigBee 协议 7 3 2 1 ZigBee 概述 7 3 2 2 ZigBee 网络基础 10 3 2 3 工作模式 10 3 2 4 ZigBee 无线组网及数据通信 10 3 3CC2530 芯片 11 3 3 1 CC2530 概述 11 3 3 2 CC2530 芯片的主要特点 12 3 4 STC89C52 单片机的介绍 12 3 5 12864 液晶显示 15 4 主程序的设计 15 4 1 系统测试 16 4 1 1 系统测试步骤 16 4 1 2 系统的硬件测试 协议栈的测试 液晶的测试 16 4 1 3 系统测试结果分析 17 5 总结 17 参考文献 18 致 谢 19 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 1 1 概述 1 1 选题背景 温度是工业 农业生产中常见的和最基本的参数之一 在生产过程中常需对温 度进行检测和监控 采用微型机进行温度检测 数字显示 信息存储及实时控制 对于提高生产效率和产品质量 节约能源等都有重要的作用 伴随工业科技 农业 科技的发展 温度测量需求越来越多 也越来越重要 但是在一些特定环境温度监 测环境范围大 测点距离远 布线很不方便 这时就要采用无线方式对温度数据进行 采集 1 2 选题研究的目的和意义 无线网络技术按照传输范围来划分 可分为无线广域网 无线城域网 无线局 域网和无线个人域网 无线个人域网即短距离无线网络 典型的短距离无线传输技 术有 蓝牙 Bluetooth ZigBee WiFi 等 在工业控制 家庭自动化和遥测遥 感领域 蓝牙 Bluetooth 虽然成本较低 成熟度高 但是传输距离有限 仅为 10 米 可以参与组网的节点少 WiFi 虽然传输速度较快 传输距离达到 100 米 但是其价格偏高 功耗较大 组网能力较差 相比之下 ZigBee 技术具有低成本 低功耗 近距离 短时延 高容量 高安全及免执照频段等优势 广泛应用于智能 家庭 工业控制 自动抄表 医疗监护 传感器网络应用和电信应用等领域 2 方案选择 温度检测系统有则共同的特点 测量点多 环境复杂 布线分散 现场离监控 室远等 若采用一般温度传感器采集温度信号 则需要设计信号调理电路 A D 转 换及相应的接口电路 才能把传感器输出的模拟信号转换成数字信号送到计算机去 处理 这样 由于各种因素会造成检测系统较大的偏差 又因为检测环境复杂 测 量点多 信号传输距离远及各种干扰的影响 会使检测系统的稳定性和可靠性下降 所以温度检测系统的设计的关键在于两部分 温度传感器的选择和主控单元的设 计 温度传感器应用范围广泛 使用数量庞大 也高居各类传感器之首 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 2 2 1 传感器的选择 方案一 采用热敏电阻 可满足 40 摄氏度至 90 摄氏度测量范围 但热敏电阻 精度 重复性 可靠性较差 对于检测 1 摄氏度的信号是不适用的 方案二 采用单片模拟量的温度传感器 比如 AD590 LM35 等 但这些芯片输 出的都是模拟信号 必须经过 A D 转换后才能送给计算机 这样就使得测温装置的 结构较复杂 另外 这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器 不能进行多点测 量 即使能实现 也要用到复杂的算法 一定程度上也增加了软件实现的难度 方案三 采用数字温度传感器 DS18B20 测量温度 输出信号全数字化 便于单 片机处理及控制 省去传统的测温方法的很多外围电路 且该芯片的物理化学性很 稳定 它能用做工业测温元件 此元件线性度较好 在 0 100 摄氏度时 最大线 形偏差小于 1 摄氏度 DS18B20 的最大特点之一采用了单总线的数据传输 由数字 温度计 DS1820 和微控制器 STC89C52 构成的温度测量装置 它直接输出温度的数字 信号 可直接与计算机连接 这样 测温系统的结构就比较简单 体积也不大 采用温度芯片 DS18B20 测量温度 可以体现系统芯片化这个趋势 部分功能电 路的集成 使总体电路更简洁 搭建电路和焊接电路时更快 而且 集成块的使用 有效地避免外界的干扰 提高测量电路的精确度 所以集成芯片的使用将成为电路 发展的一种趋势 本方案应用这一温度芯片 也是顺应这一趋势 2 2 主控部分的选择 方案一 采用 STC89C52 单片机实现 单片机软件编程的自由度大 可通过编 程实现各种各样的算术算法和逻辑控制 而且体积小 硬件实现简单 安装方便 可以单独对多 DS18B20 控制工作 进行温度数据采集 组成温度测量的巡回检测系 统 实现远程控制 另外 STC89C52 在工业控制上也有着广泛的应用 编程技术及 外围功能电路的配合使用都很成熟 方案二 使用 MSP430 作控制器 德州仪器 TI 的超低功率 16 位 RISC 混合 信号处理器 MSP430 产品系列为电池供电测量应用提供了最终解决方案 作为混合 信号和数字技术的领导者 TI 创新生产的 MSP430 使系统设计人员能够在保持独 一无二的低功率的同时同步连接至模拟信号 传感器和数字组件 但在温度采集和 实施控制这个重要的场合低功耗相对来说显得就不是那么重要了 而应该考虑它的 稳定性 准确性 同时对比 STC89C52 能够在性能和资源都可以到达一个最佳的状 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 3 态 可以避免用 MSP430 的不必要的资源浪费 综上 我们传感器采用方案三 控制器采用方案一 2 3 系统整体介绍 本设计所实现的无线温度采集系统以 STC89C52 单片机为核心 通过温度传感 器 单片机 Zigbee 无线模块 完成对温度的采集与显示 首先利用温度采集系 统完成温度的采集 然后利用数据转换模块完成了 I O 口数据与串口数据的转换 再通过无线发送与接收模块完成数据的无线发 收 最终通过温度显示模块完成了 显示温度传感器所采集的温度值 系统框图如下所示 STC89C52 单片 机 DS18B20 采集温度ZigBee 发送模块 STC98C52 单片机ZigBee 接收模块12864 显示温度 图 2 1 温度采集系统框图 3 系统的硬件设计 3 1 传感器 DS18B20 温度传感器 DS18B20 数字温度传感器接线方便 封装成后可应用于多种场合 如管道式 螺纹式 磁铁吸附式 不锈钢封装式 型号多种多样 有 LTM8877 LTM8874 等等 主要根据应用场合的不同而改变其外观 封装后的 DS18B20 可用于电缆沟测温 高 炉水循环测温 锅炉测温 机房测温 农业大棚测温 洁净室测温 弹药库测温等 各种非极限温度场合 耐磨耐碰 体积小 使用方便 封装形式多样 适用于各种 狭小空间设备数字测温和控制领域 DS18B20 的主要特性 1 适应电压范围更宽 电压范围 3 0 5 5V 在寄生电源方式下可由数据线供电 2 独特的单线接口方式 DS18B20 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现 微处理器与 DS18B20 的双向通讯 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 4 3 DS18B20 支持多点组网功能 多个 DS18B20 可以并联在唯一的三线上 实现组 网多点测温 4 DS18B20 在使用中不需要任何外围元件 全部 传感元件及转换电路集成在形如 一只三极管的集成电路内 5 温范围 55 125 在 10 85 时精度为 0 5 6 可编程 的分辨率为 9 12 位 对应的可分辨温度分别为 0 5 0 25 0 125 和 0 0625 可实现高精度测温 7 在 9 位分辨率时最多在 93 75ms 内把温度转换为数字 12 位分辨率时最多在 750ms 内把温度值转换为数字 速度更快 8 测量结果直接输出数字温度信号 以 一 线总线 串行传送给 CPU 同时可传送 CRC 校验码 具有极强的抗干扰纠错能力 9 负压特性 电源极性接反时 芯片不会因发热而烧毁 但不能正常工作 DS18B20 引脚封装如下图 图 3 1DS18B20 引脚图 3 2 ZigBee 协议 3 2 1 ZigBee 概述 ZigBee 一词来源于蜜蜂赖以生存的通信方式 Zigzag 形状的舞蹈 是一种低成 本 低功耗的近距离无线组网通信技术 ZigBee 协议是基于 IEEE 802 15 4 标准的 由 IEEE 802 15 4 和 ZigBee 联盟 共同制定 IEEE 802 15 4 工作组制定 ZigBee 协议的物理层 PHY 和媒体访问控 制层 MAC 层 协议 ZigBee 联盟成立用于 2002 年 定义了 ZigBee 协议的网络 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 5 层 NWK 应用层 APL 和安全服务规范 协议栈结构如图 3 2 应用层 含应用 接口层 用户 安全层 网络层 ZigBee 联盟 MAC 层 物理层 IEEE 802 15 4 图 3 2 ZigBee 协议栈结构 ZigBee 协议由物理层 PHY 介质访问控制子层 MAC 网络层 NWK 应用层 APL 及安全服务提供层 SSP 五块内容组成 其中 PHY 层和 MAC 层标准由 IEEE 802 15 4 标准定义 MAC 层之上的 NWK 层 APL 层及 SSP 层 由 ZigBee 联盟的 ZigBee 标准定义 APL 层由应用支持层 APS 应用框架 AF 以及 ZigBee 设备对象 ZDO 及 ZDO 管理平台组成 PHY 层定义了无线射频应该具备的特征 提供了 868MHz 868 6MHz 902MHz 928MHz 和 2400MHz 24835MHz 三种不同的频段 分别支持 20kbps 40kbps 和 250kbps 的传输速率 1 个 10 个以及 16 个不同的信道 ZigBee 的传输距离与 输出功率和环境参数有关 一般为 10 100 米之间 PHY 层提供两种服务 PHY 层 数据服务和 PHY 层管理服务 PHY 层数据服务是通过无线信道发送和接收物理层协 议数据单元 PPDU PHY 层的特性是激活和关闭无线收发器 能量检测 链路质量 指示 空闲信道评估 通过物理媒介接收和发送分组数据 MAC 层使用 CSMA CA 冲突避免机制对无线信道访问进行控制 负责物理相邻设 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 6 备问的可靠链接 支持关联 Association 和退出关联 Disassociation 以及 MAC 层安全 MAC 层提供两种服务 MAC 层数据服务和 MAC 层管理服务 MAC 层数据服 务通过物理层数据服务发送和接收 MAC 层协议数据单元 MPDU MAC 层的主要功能 是 进行信标管理 信道接入 保证时隙 GTS 管理 帧确认应答帧传送 连接和 断开连接 NWK 层提供网络节点地址分配 组网管理 消息路由 路径发现及维护等功能 NWK 层主要是为了确保正确地操作 IEEE 802 15 4 2003MAC 子层和为应用层提供 服务接口 NWK 层从概念上包括两个服务实体 数据服务实体和管理服务实体 NWK 层的责任主要包括加入和离开一个网络用到的机制 应用帧安全机制和他们的 目的地路由帧机制 ZigBee 协调器的网络层还负责建立一个新的网络 ZigBee 应用层包括应用支持子层 APS 子层 应用框架 AF 和 ZigBee 设备对 象 ZDO APS 子层负责建立和维护绑定表 绑定表主要根据设备之间的服务和他 们的需求使设备相互配对 ZigBee 的应用框架 AF 为各个用户自定义的应用对象 提供了模板式的活动空间 并提供了键值对 KVP 服务和报文 MSG 服务供应用对象 的数据传输使用 一个设备允许最多 240 个用户自定义应用对象 分别指定在端点 l 至端点 240 上 ZDO 可以看成是指配到端点 O 上的一个特殊的应用对象 被所有 ZigBee 设备包含 是所有用户自定义的应用对象调用的一个功能集 包括网络角 色管理 绑定管理 安全管理等 ZDO 负责定义设备在网络中的角色 例如是 ZigBee 协调器或者 ZigBee 终端设 备 发现设备和决定他们提供哪种应用服务 发现或响应绑定请求 在网络设备 之间建立可靠的关联 安全服务提供者 SSP Security Service Provider 向 NWK 层和 APS 层提供安 全服务 ZigBee 协议层与层之间是通过原语进行信息的交换和应答的 大多数层都向 上层提供数据和管理两种服务接口 数据 SAP Service Access Point 和管理 SAP Service Access Point 数据服务接口的目标是向上层提供所需的常规数据 服务 管理服务接口的目标是向上层提供访问内部层参数 配置和管理数据的机制 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 7 3 2 2 ZigBee 网络基础 ZigBee 网络基础主要包括设备类型 拓扑结构和路由方式三方面的内容 ZigBee 标准规定的网络节点分为协调器 Coordinator 路由器 Router 和终端 节点 End Device 节点类型是网络层的概念 反映了网络的拓扑形式 ZigBee 网络具有三种拓扑形式 星型拓扑 树型拓扑 网状拓扑 3 2 3 工作模式 ZigBee 网络的工作模式可以分为信标 Beacon 模式和非信标 Non beacon 模 式两种 信标模式可以实现网络中所有设备的同步工作和同步休眠 以达到最大限 度地节省功耗 而非信标模式只允许 ZE 进行周期性休眠 协调器和所有路由器设 备长期处于工作状态 在信标模式下 协调器负责以一定的间隔时间 一般在 15ms 4mins 之间 向网 络广播信标帧 两个信标帧发送间隔之间有 16 个相同的时槽 这些时槽分为网络 休眠区和网络活动区两个部分 消息只能在网络活动区的各个时槽内发送 非信标模式下 ZigBee 标准采用父节点为子节点缓存数据 终端节点主动向 其父节点提取数据的机制 实现终端节点的周期性 周期可设置 休眠 网络中所有 的父节点需要为自己的子节点缓存数据帧 所有子节点的大多数时间都处于休眠状 态 周期性的醒来与父节点握手以确认自己仍处于网络中 并向父节点提取数据 其从休眠模式转入数据传输模式一般只需要 15ms 3 2 4 ZigBee 无线组网及数据通信 ZigBee 通信协议采用分层结构 节点通过在不同层上的特定服务来完成所要执 行的各种任务 本系统采用 TI 提供的 ZigBee2006 协议栈 Z Stack 在 IEEE 802 15 4 标准物理层 PHY 和媒体访问控制层 MAC 基础上增加了网络层 应用层 和安全服务规范 是一种较好的无线传感网络组建方案 ZigBee 设备类型按网络功能分为三种 协调器 路由器 终端 由于本系统采 用星型网络拓扑结构 所以只存在协调器和终端两种设备 本系统中主节点被初始化为网络协调器 协调器包含所有的网络消息 存储容 量最大 计算能力最强 它的功能是发送网络信标 建立网络 管理网络节点 存 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 8 储网络节点信息 收发信息 从节点被初始化为无信标网络中的终端设备 上电复 位后 即开始搜索指定信道上的网络协调器 并发出连接请求 建立连接成功后 数 据从括从节点编号 CC2530 的 I O 口编号以及此温度传感器的编号 后 2 个字节为 温度采集数据 主节点收到数据包后 对数据进行分析处理 把从节点上的温度传 感器的数据采集值进行转换 得到实际的温度值 然后发送给上温度显示部分 3 3CC2530 芯片 3 3 1 CC2530 概述 CC2530 是一颗真正的系统芯片 SoC CMOS 解决方案 这种解决方案能够提高性 能并满足以 ZigBee 为基础的 2 4GHzISM 波段应用 及对低成本 低功耗的要求 它结合一个高性能 2 4GHz DSSS 直接序列扩频 射频收发器核心和一颗工业级小巧 高效的 8051 控制器 图 3 3 CC2530 引脚排列图 CC2530 包括了 1 个高性能的 2 4 GHz DSSS 直接序列扩频 射频收发器核心 和 1 个 8051 控制器 它具有 32 64 128 kB 可选择的编程闪存和 8kB 的 RAM 还包 括 ADC 定时器 睡眠模式定时器 上电复位电路 掉电检测电路和 21 个可编程 I O 引脚 这样很容易实现通信模块的小型化 CC2530 是一款功耗相当低的单片机 功耗模式 3 下电流消耗仅 0 2 A 在 32 k 晶体时钟下运行 电流消耗小于 1 A 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 9 3 3 2 CC2530 芯片的主要特点 CC2530 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 Watchdog timer 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 CC2530 芯片采用 0 18 m CMOS 工艺生产 在接收和发射模式下 电流损耗 分别低于 27mA 或 25 mA CC2530 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 3 4 STC89C52 单片机的介绍 STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功耗 高性能 CMOS8 位微控制器 具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器 STC89C52 使用经典的 MCS 51 内核 但做了很多的改 进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能 在单芯片上 拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash 使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活 超有效的解决方案 具有以下标准功能 8k 字节 Flash 512 字节 RAM 32 位 I O 口线 看门狗定时器 内置 4KB EEPROM MAX810 复位电路 3 个 16 位定时器 计数器 4 个外部中断 一个 7 向量 4 级中断结构 兼容传统 51 的 5 向量 2 级中 断结构 全双工串行口 另外 STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作 支持 2 种软 件可选择节电模式 空闲模式下 CPU 停止工作 允许 RAM 定时器 计数器 串 口 中断继续工作 掉电保护方式下 RAM 内容被保存 振荡器被冻结 单片机一 切工作停止 直到下一个中断或硬件复位为止 最高运作频率 35MHz 6T 12T 可选 各引脚功能 P0 口 P0 口是一个 8 位漏极开路的双向 I O 口 作为输出口 每位能驱动 8 个 ttl 逻辑电平 对 P0 端口写 1 时 引脚用作高阻抗输入 当访问外部程序和数据存储器时 P0 口也被作为低 8 位地址 数据复用 在这 种模式下 P0 具有内部上拉电阻 在 flash 编程时 P0 口也用来接收指令字节 在程序校验时 输出指令字节 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 10 程序校验时 需要外部上拉电阻 P1 口 P1 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 输出缓冲器能 驱动 4 个 ttl 逻辑电平 对 P1 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时 可以作为输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因 将输出电流 此外 P1 0 和 P1 2 分别作定时器 计数器 2 的外部计数输入 P1 0 t2 和时 器 计数器 2 的触发输入 P1 1 t2ex 具体如下表所示 在 flash 编程和校验 时 P1 口接收低 8 位地址字节 引脚号第二功能 P1 0 t2 定时器 计数器 t2 的外部计数输入 时钟输出 P1 1 t2ex 定时器 计数器 t2 的捕捉 重载触发信号和方向控制 P1 5 MISO 在线系统编程用 P1 6 MISO 在线系统编程用 P1 7 SCK 在线系统编程用 P2 口 P2 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 输出缓冲器能 驱动 4 个 ttl 逻辑电平 对 P2 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时 可以作为输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因 将输出电流 iil 在访问外部程序存储器或用 16 位地址读取外部数据存储器 例如执行 movx dptr 时 P2 口送出高八位地址 在这种应用中 P2 口使用很强的内部上拉发 送 1 在使用 8 位地址 如 movx ri 访问外部数据存储器时 P2 口输出 P2 锁存 器的内容 在 flash 编程和校验时 P2 口也接收高 8 位地址字节和一些控制信号 P3 口 P3 口是一个具有内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 输出缓冲器能 驱动 4 个 ttl 逻辑电平 对 P3 端口写 1 时 内部上拉电阻把端口拉高 此时 可以作为输入口使用 作为输入使用时 被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因 将输出电流 iil P3 口亦作为 STC89C52 特殊功能 第二功能 使用 如下表 所示 在 flash 编程和校验时 P3 口也接收一些控制信号 端口引脚 第二功能 P3 0 RXD 串行输入口 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 11 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 INT0 外中断 0 P3 3INT1 外中断 1 P3 4 T0 定时 计数器 0 P3 5 T1 定时 计数器 1 P3 6 WR 外部数据存储器写选通 P3 7 RD 外部数据存储器读选通 此外 P3 口还接收一些用于 flash 闪存编程和程序校验的控制信号 RST 复位输入 当振荡器工作时 RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将 是单片机复位 ALE PROG 当访问外部程序存储器或数据存储器时 ALE 地址锁存允许 输出脉冲用于锁存地址的低 8 位字节 一般情况下 ALE 仍以时钟振荡频率的 1 6 输出固定的脉冲信号 因此它可对外输出时钟或用于定时目的 要注意的是 每当 访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲 对 flash 存储器编程期间 该引脚还用于输入编程脉冲 PROG 如有必要 可通过对特殊功能寄存器 SFR 区中的 8eh 单元的 d0 位置位 可 禁止 ALE 操作 该位置位后 只有一条 MOVX 和 MOVC 指令才能将 ALE 激活 此外 该引脚会被微弱拉高 单片机执行外部程序时 应设置 A 禁止位无效 PSEN 程序储存允许 PSEN 输出是外部程序存储器的读选通信号 当 STC89C52 由外部程序存储器取指令 或数据 时 每个机器周期两次 PSEN 有效 即输出两个脉冲 在此期间 当访问外部数据存储器 将跳过两次 PSEN 信号 EA VPP 外部访问允许 欲使 CPU 仅访问外部程序存储器 地址为 0000H FFFFH EA 端必须保持低电平 接地 需注意的是 如果加密位被编程 复位时 内部会锁存 EA 端状态 如 EA 端为高电平 接 VCC 端 CPU 则执行内部程序存储器的指令 flash 存储器编程时 该引脚加上 12V 的编程允许电源 VCC 当然这必须是该 器件是使用 12V 编程电压 VCC 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 12 图 3 4STC89C52 引脚图 3 5 12864 液晶显示 12864 是 128 64 点阵液晶模块的点阵数简称 它是带有中文字库的 128X64 的 液晶显示 是一种具有 4 位 8 位并行 2 线或 3 线串行多种接口方式 内部含有国 标一级 二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块 其显示分辨率为 128 64 内置 8192 个 16 16 点汉字 和 128 个 16 8 点 ASCII 字符集 利用该模块灵活的接 口方式和简单 方便的操作指令 可构成全中文人机交互图形界面 可以显示 8 4 行 16 16 点阵的汉字 也可完成图形显示 低电压低功耗是其又一显著特点 由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比 不论硬件电 路结构或显示程序都要简洁得多 且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模 块 因此 现在大多用户都采用此液晶显示 4 主程序的设计 1 设计分为两个部分 即发射部分和接收部分 发射部分完成温度的数据采 集和处理后发射数字信号 接收部分完成数字信号接收后进行数据处理和显示 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 13 2 芯片工作前进行相应的初始化操作 并绘制总体流程图 图 4 1 软件设计流程图 4 1 系统测试 4 1 1 系统测试步骤 1 检查开发板电源 串口线以及外扩设备连接是否正常 2 下载协调器代码到开发系统的表演板 3 用串口调试助手观察协议栈运行是否正常 4 1 2 系统的硬件测试 协议栈的测试 液晶的测试 系统的硬件测试包括对开发平台的电源 内存 LED 灯 串口 以及配套电路 进行测试 下载各模块的程序后 系统各硬件均能正常工作 下载协调器模块到表演板 节点模块到电池板后 程序运行正确 从串口能正 确接收到节点的地址以及所采集到的温度 结束 数据处理 接受完成 否 A D 转 换 是 D 转 换 否 A D 转 换 是 D 转 换 单片机接收 无线接收 是 D 转 换 是 D 转 换 否 A D 转 换 发射完成 无线发射 模块 数据采集 单片机处理 开始 初始化 否 A D 转 换 延安大学西安创新学院本科毕业论文 设计 14 打开液晶显示模块软件 从串口读入当前温度值 能够实时显示温度 4 1 3 系统测试结果分析 经测试 系统软硬件均工作正常 实现了需求中的绝大部分功能 网络功能方 面 充分发挥了 ZigBee 的强大的优势 网络健壮 测试中 温度传感器采集的是 室温 所测得的温度值与室温基本一致 上位机也顺利的显示出所采集的温度 总 体上 本设计基本完成了预期的目标和要求 5 总结 本文详细介绍了基于 ZigBee 的温度采集系统的设计过程 设计中将系统分为 上位机和