摘要：温度对日子有着极其重要的影响，实时监测温度信息的改变成为有必要。本规划运用CC2530芯片作处理器加上射频前端CC2591组成 ZigBee协议的无线网络通讯模块;运用DHT11温度传感器搜集到的温度信息通过LPC1114芯片进行搜集并剖析;主模块接纳各个节点传送回来的温度数据，通过RS232串口传送到上位机，上位机对温度信息进行剖析然后把数据以图表的方法进行交互，便利用户检查温度的改变还可猜测温度趋势。
关键词：CC2530芯片;ZigBee技能;LPC1114芯片;DHT11温度传感器;实时温度监测
现代出产、日子都与温度休戚相关，温度作为人们日常日子目标，影响着人们的行为活动，依据温度凹凸的不同继而进行应对，温度也影响着各种生命资源的存在，温度是构成地球上多种多样生命的重要因素之一。在住宅小区、写字楼、超市、温室种植场、煤矿井等等环境下都需求进行温度的监测，保证一切人的生命安全和权益。当下核算机技能和无线通讯技能的快速开展，使得物联网技能、嵌入式技能等都得到了很好的运用，智能化的规划变得越来越受人们所追捧，更多的人才投入到这一范畴上来，为物联网技能、嵌入式技能等当今比较抢手的技能供给了很好的前提条件。ZigBee技能是现时抢手技能之一，因其具有低功耗、低本钱、牢靠等特色，因而在物联网范畴得到很好的运用。针对温度散布的不均匀性，规划一个选用ZigBee技能组成的无线传输网络进行数据传输，可以很好地完成多点温度的实时监测，增大丈量规划和丈量的准确性。
1 体系全体架构的树立
体系主要由温度搜集处理模块、CC2530无线传输模块、ZigBee通讯模块、上位机模块等几部分组成。
1.1 体系模块功用的介绍
1)温度搜集处理模块：运用DHT11传感器完成温度的丈量，丈量所得到的数据传输至ARM处理器进行剖析，取得用户终究所需的温度标明方法。
2)CC2530无线传输模块：CC2530芯片组合CC2591射频前端完成规划更广的无线传输网络，监测更多的温度数据。
3)ZigBee通讯模块：选用ZigBee协议组成无线传输网络，完成短间隔，低能耗，更多节点的温度数据通讯。
4)上位机模块：将下位机搜集到的温度数据结合图形的方法，实时地出现给用户。
1.2 体系全体的规划
体系的整体结构如图1所示。体系选用ZigBee协议树立无线通讯的星形自组网络，CC2530芯片担任进行数据的无线传输，一切的节点上均装有CC2530芯片和CC2591射频前端。整个体系只需一个主模块担任搜集各个节点传送过来的温度数据，然后通过RS232串口完成与上位机的通讯，便可以供用户监测某段时刻内，某一节点温度改变状况。
2 体系硬件的规划
2.1 无线通讯网络的规划
2.1.1 CC2530无线传输模块
体系最中心环节便是完成数据的无线通讯，传输模块选用德州仪器(TI)公司制作的无线射频收发芯片CC2530作为硬件中心。CC2530芯片内部集成 IEEE 802.15.4规范，是支撑ZigBee运用的一个真实的片上体系(SoC)解决方案，具有作业频段为2.4 GHz的优胜RF收发器，具有极高的接纳灵敏度和抗干扰功用，其可编程输出率高达4.5 dBm;CC2530内部集成低功耗的增强型8051 MCU内核，具有256KB的Flash ROM和8KB的RAM，具有在各种电源管理方法下的数据坚持才能;片外设有8通道输入并可装备的12位A/D转换器，2个支撑多种串行通讯协议的强壮 USART接口，21个通用的GPIO引脚(19个4 mA，2个20mA)，看门狗电路，具有捕获功用的32 kHz睡觉定时器，3个通用定时器(1个16位，2个8位)，高档加密规范(AES)安全协处理器等，支撑ZigBee协议栈的功用;CC2530作业在 -40～125℃的规划内，CC2530支撑2.0～3.6V规划的电源驱动，数据传输速率达250kbps，具有作业、休眠和中止3种方法，其从休眠方法转到作业方法只需极短时刻，耗费功率极低，满意了本体系进行温度数据传输时对电池寿数长和低功耗的要求。CC2530电路原理图如图2。
为了增大数据的传输规划，因而添加一级功率扩大器，规划选取了同为德州仪器(TI)公司所推出的一款高功用RF前端的低功耗的作业在2.4 GHz的射频设备CC2591，输出功率可高达22 dBm，通过使CC2591内部的LNA作业在高增益的环境，可以进一步按捺NF并进步体系的接纳灵敏度，并且CC2591具有主动休眠和唤醒的功用，减轻了体系的耗能;通过扩大电路完成功率扩大后，在空阔场所的信号传输间隔最高可达2 000 m，有效地增大温度数据搜集的规划。本体系测验在30 m的间隔下进行温度数据搜集得到很好的作用。CC2591电路图与衔接图如图3。
2.1.2 ZigBee组网技能
ZigBee作为一种新式的双向无线通讯技能，是树立于IEEE 802.15.4无线个域网的规范，运用全球一致无需请求的2.4GHz频段。ZigBee协议主要由物理层(PHY)、媒体访问操控层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、运用层(APL)组成，其间遵从IEEE802.15.4规范的有物理层(PHY)和媒体访问操控层(MAC)，网络层 (NWK)与运用层(APL)由ZigBee联盟拟定。
ZigBee作为一种短间隔无线自组网通讯技能，以其具有低本钱、低功耗、安全性高、低速率、结构简略、快速牢靠等特色，广泛用于工业主动化、智能家居、农林业等范畴。当ZigBee节点不处于作业状况时主动处于休眠状况，表现出ZigBee快速、低功耗等特色，规范的运用状况下寿数可达6～24个月或更长，ZigBee中一个主节点支撑255个子节点，并且每个节点分配有仅有的通讯地址，组成一个ZigBee网络最多可具有65 000个节点，过程中可以动态地添加新节点，多个ZigBee网络进行衔接还可组成成规划更大的无线通讯网络，选用ZigBee技能可以很便利地完成散布式的温度监测，使体系寿数更持久，数据传输更安全牢靠。ZigBee传输网络有3种拓扑方法如图4所示。
1)星形。整个ZigBee网络以一个节点为主节点，担任接纳来自其他一切节点的数据，并且与其他扩展模块完成通讯，就像一个星星由中心向周围发散，本钱低且功耗少。
2)树形。同样地具有一个主节点，但数据传送的方法是由上而下，其他的节点以枝叶的方法乡间散开进行数据传送，网络覆盖规划大。
3)网状。形状和传送方法与树形的类似，但网状的数据可在枝叶之间彼此传送，连成一个个的回路，组成网的形状，牢靠性高。
2.2 温度搜集模块的规划
2.2.1 LPC1114芯片
本体系担任温度搜集的节点选用NXP公司ARMCortex—M0内核的LPC1114微处理器将搜集回来的温度数据进行剖析核算。作为嵌入式运用高功用、低功耗、低本钱的32位微处理器，主频可到达50 MHz，片内集成32KB的Flash，8KB RAM，8道10ADC，4个通用定时器，1个呼应快速的I%&&&&&%接口，共有42个GPIO引脚。LPC1114具有在内核时钟中止的状况下仍持续正常运转的睡觉方法，内核掉电状况下可挑选性进行掉电或运转的深度睡觉方法和处理器泊车运转的深度掉电方法。
2.2.2 DHT11温度传感器
体系选用DHT11数字温度传感器监测温度改变，作为一款高性价比的温度传感器，内部集成一个高功用8位微型单片机，与其内部的湿敏元件和热敏电阻接在一同，微型单片机把接纳到的模拟量转化成数字量。DHT11作为一款新式单总线数字温度传感器，作业在3.5～5.5 V，温度丈量规划在0～50℃，精确度±2℃。DHT11用单线制串行接口，简化了体系的衔接，具有体积小、呼应快、操控简略、低功耗、很强的抗干扰才能，信号可传达20 m以上等特色。
DTH11通讯选用串行的单线双向通讯，数据分为整数和小数两部分，每次通讯大约阅历40 ms左右，DHT11只需求运用5 kΩ上拉电阻在数据线长度短于20 m与微处理器进行衔接，当大于20 m时挑选合适的上拉电阻即可。在微处理器敞开与DHT11通讯，DHT11产生呼应后切换至高速方法，完成快速通讯;当数据的发送和接纳完毕后DHT11 当即切换回低功耗方法。DHT11表面围着一个带格栅的塑料外壳，削减运用时与外界中有害的化学物质触摸，完成长时间稳定地作业。
3 上位机的规划
上位机软件运用C#言语进行开发，言语环境运用Visual Studio 2010，中心控件为serialPort timer chartControl，以串口的方法完成模块间的通讯。
3.1 DHT11传感器部分的程序
DTH11温度传感器的数据正确传送时通讯的格局为：8位湿度整数数据+8位湿度小数数据+8位温度整数数据+8位温度小数数据+8位校验和数据，详细程序如下：
3.2 上位机的测验
在主模块搜集好各个节点的数据，通过RS232串口把搜集数据发送到电脑上。RS232通讯接口电路选用串行通讯方法。传输的数据经，RS232串口转 USB串口发送到电脑端，电脑串口接纳数据，翻开上位机开端对温度改变进行监测。对数据的搜集在上位机显现温度改变的图表。测验作用如图5～6所示。
4 完毕语
本体系选用低功耗、低本钱的CC2530组成的ZigBee无线传输网络完成对传感器数据牢靠安全的传输，并且星型拓扑的节点规划可以对恣意方位的温度数据进行搜集。整个体系不只运用到低功耗的%&&&&&%，削减了规划的本钱，添加运用的寿数;并且丈量的规划很大，实时地对远间隔数据进行收发。通过各个模块之间的友爱作业，终究主模块把搜集好的数据发送到上位机，在上位机进行显现和处理，明晰地把数据告知用户。本体系可以灵敏运用于各种需求进行温度监测的范畴上，移植性高。体系规划经验证后标明还体系能根本完成对环境温度数据改变的搜集，满意环境温度监测的需求，本钱低，功耗低，杂乱程度较低，可以容易地完成对温度数据的实时搜集，给温度搜集体系供给了一个很好模型进行参阅，可以给更多人进行学习，完成进一步地对其进行优化和扩展，体现出整个体系的规划价值、实用价值和很好的运用远景，促进物联网技能的开展，为人们的日子带来更大的便利，提高日子的质量。
