摘 要

一般的组网通信方式需要事先定义节点的地址以及节点之间的数据传输方式。但是在实际工业现场中，预先确定的传输路径随时都可能发生变化，或者过于繁忙不能进行及时传送。所以一般的组网不能很好的符合工业生产的要求。而Zigbee技术具有自动组网功能，节点的加入与摘除不会对传感网络产生影响，可以很好的解决这个问题，从而保证数据的可靠传输。

本文主要阐述一种基于ZigBee协议的多点温度监测系统的设计与实现。系统由监测节点、协调器和上位机三个部分组成。监测节点使用DS18B20温度传感器实现对环境温度的测量，选择蜂鸣器和LED指示灯输出报警提示信息，利用CC2530模块的无线通信功能实现与协调器间的通信；协调器利用USB转TTL模块实现与上位机软件的通信。主机通过操作计算机的串口，将节点上发的数据在上位机软件上输出，同时将报警命令通过串口发送给协调器。通过以上三个部分的协调工作，使得系统可以实现对环境温度的实时监测，并能在温度测量值不在设定的允许值范围内时输出警示信息，从而实现对环境温度的远程监测。

本系统解决了传统温监测系统存在的误差大、稳定性和实时性差等问题，从而使得对温度的监测的过程变得更加简单更加人性化。

关键词：ZigBee；自动组网；多点温度监测；报警

ABSTRACT

The general networking communication mode needs to define the address of the node in advance and the data transmission mode between the nodes. But in the actual industrial field, the pre-determined transmission path may change at any time, or it is too busy to transmit in time. So the general networking can not meet the requirements of industrial production very well. Zigbee technology has the function of automatic networking. Node joining and removing will not affect the sensor network. It can solve this problem very well, so as to ensure the reliable transmission of data.

This paper mainly describes the design and implementation of a multi-point temperature monitoring system based on ZigBee protocol. The system consists of three parts: monitoring node, coordinator and upper computer. The monitoring node uses DS18B20 temperature sensor to measure the environment temperature, chooses buzzer and LED indicator to output alarm information, and uses the wireless communication function of CC2530 module to realize the communication with the coordinator; the coordinator uses USB to TTL module to realize the communication with the host computer software. By operating the serial port of the computer, the host computer outputs the data from the nodes on the software of the host computer, and sends the alarm command to the coordinator through the serial port. Through the coordination of the above three parts, the system can realize the real-time monitoring of environmental temperature, and output warning information when the temperature measurement value is not within the allowable range, thus realizing the remote monitoring of environmental temperature.

The system solves the problems of large error, poor stability and real-time of traditional temperature monitoring system, which makes the process of temperature monitoring simpler and more humanized.

Key words：ZigBee; self-organizing network; multi-point temperature monitoring;alarm;

目录

目录 3

1绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究 1

1.2.1国内研究 1

1.2.2国外研究 2

1.3课题研究的主要内容 2

2多点测温系统的原理与技术 3

2.1系统的方案设计 3

2.1.1下位机方案设计概述 3

2.1.2上位机方案设计概述 4

2.2相关的技术 5

2.2.1传感器技术 5

2.2.2ZigBee技术 5

3硬件电路设计 8

3.1硬件单元电路设计 8

3.1.1CC2530接口电路 8

3.1.2电源电路 9

3.1.3报警电路 9

3.1.4温度电路 9

3.2硬件总体电路设计 11

3.2.1协调器总体电路 11

3.2.2测温节点总体电路 11

4系统软件设计 13

4.1测温节点软件设计 13

4.1.1主程序 13

4.1.2温度测量程序 14

4.1.3无线接收程序 15

4.2协调器软件设计 16

4.2.1主程序 16

4.2.2串口接收程序 17

4.3上位机软件设计 18

5系统构成及测试 20

5.1实物构成 20

5.2实物测试 20

6总结与展望 23

6.1总结 23

6.2展望 23

致 谢 24

参考文献 25

附 录 26

1、测温节点总体电路图 26

2、协调器总体电路图 27

3、节点和协调器代码 28

4、上位机代码 33

1绪论

1.1研究背景及意义

物联网技术的发展为在线监测领域提供了一种全新的方案。传统检测设备通常采用有线方式通信，一旦数据传输线使用时出现故障，将会导致监测工作无法正常的进行，而将物联网技术融于检测中可以很好的避免以上问题的出现。

而温度作为生产、生活中重要且普遍的环境参数,对其进行精确地测量，掌握它的变化规律，对改善人们的生活品质，维护各领域的和谐发展都有着着重要的意义。比如在仓储领域，当仓库内温度不符合物品储藏要求时，就会导致仓库内的物品受潮、发霉或腐烂，给经营者造成了无法弥补的经济损失。另外，在种植领域，当土壤温度过低或过高时，就会导致作物减产的现象出现，导致市场的供给平衡，直接影响到居民的正常生活。

综上分析可以看出，开展成本低廉、测量精准的无线多点温度测量系统研究是非常必要的。为了解决现有温度测量系统中存在的问题，本课题以ZigBee通信技术为基础，结合传感器测量技术、计算机技术等多学科技术，开发出一种具备多点温度测量功能的智能温度监测系统。本系统的应用不仅解决了传统温度测量系统功能单一，实时性差、应用灵活性差等问题，而且能够协助工作人员实时地掌握环境温度变化情况，最大程度的降低了环境温度突变时可能造成的经济损失。由此可见，针对实际应用的需要开展无线多点测温系统的研究具有重要的现实意义。

1.2国内外研究

1.2.1国内研究

近年来，随着科技术水平的不断提升，众多无先通信技术被应用到数据采集传输中，这些先进技术的应用，使得数据采集传输系统的智能性和测量精度都得到明显的提升。以下内容将对我国几种典型的无线数据采集系统的发展情况进行简要的说明。