基于无线传感器网络的智能温度监控系统设计.pdf

安徽博微长安电子有限公司韩涛
空军驻合肥地区军事代表室陈闯
安徽博微长安电子有限公司李石荣

【摘要】为了在温度控制要求较高的场合实现智能温度控制，结合无线传感器网络和ｚｉ邸ｅｅ等相关技术设计了一套智能温度监控系
统。系统中协调器节点的主控单元选用ｓＴＭ３２Ｆ１０３ｚＥＴ６嵌入式单片机，传感器节点的数据采集与数据收发单元选用连接温度传感
器ＤＳ１８Ｂ２０的ＣＣ２５３０无线射频芯片。传感器节点将采集到的温度信息经路由节点发送给协调器节点，由ｓＴＭ３２Ｆ１０３ｚＥＴ６单片机对
收到的信息进行解析，然后通过串口转发到上位机进行存储、界面显示和控制。结果表明：本系统可在温度要求高的场所实现温度
实时信息无线采集、传输以及控制，具有体积小、功耗低、布点灵活等优点，可用于多种环境中。
【关键词】无线传感器网络；Ｚｉ妒ｅｅ；ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６；ＣＣ２５３０

信技术难以取代的优势，被普遍地应用于ＷＳＮ领域中…。同时
０引言结合嵌入式开发系统的特点，进行系统的硬件设计，并结合
系统功能需求设计软件部分，然后对整个系统进行软硬件调

温度作为重要的环境指标，与人们的日常生活、生产、工试，从而建立一套适用于复杂环境的实时温度监控系统。

作等息息相关。在各种环境中，如何快速、便捷、精确地监测根据本系统的设计需求，系统共分为四个部分：传感器

温度变化并迅速作出响应显得十分重要。近年来，无线传感器节点、路由节点、协调器节点以及上位机监控中心。协调器节

网络（ＷＳＮ）的应用具有低功耗、低投入、网络搭建自适应、点负责整个网络的建立和管理，对监控区域进行控制，并通过

网络容量大等优点，使其被普遍使用于数据采集和监控等系统串口把传感器节点传来的数据送到上位机监控中心进行处理、
中。对于实时温度控制要求较高的场合，如何构建无线传感器控制和显示；路由器节点主要负责数据的转发，可实现多跳，
网络系统实现稳定、高效地进行无线环境温度监控是本文要解从而扩大网络的覆盖范围；传感器节点主要采集所在环境区域

决的问题。本设计采用带有ＣＣ２５３０的传感器节点将采集到的温的温度信息等相关数据，并由路由器节点发送给协调器节点。

度信息通过路由节点转发给协调……………………………………………………………………………………………………－

器节点，由ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６单片

机对收到的信息进行解析，然后由
ＵＳＡＲＴ接口转发到上位机进行存

储、显示和控制。

１系统的结构和工作原理

根据无线温度监控系统的低

功耗、高准确度以及实时性强等特
点，通过对ＷＳＮ技术、ＺｉｇＢｅｅ技术

以及无线传输协议的研究，在需求

分析的基础上进行系统的总体设

计。ＺｉｇＢｅｅ是基于ＩＥＥＥ８０２．１５．４标

准的低功耗局域网协议，具有低

功耗、网络自组织以及网络内节
点容量大等优点，使得其在物联

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网的众多领域中具有其他无线通图１系统总体设计框图

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图２系统协调器节点电路原理图

系统的工作原理是：适量的传感器节点分散安装在被监控环境口和复位电路。在移植和应用开发中，需要经常使用ＪＴＡＧ接口

内，基于ＺｉｇＢｅｅ协议的无线传输方式，各节点之间组成具有多调试功能，在实际电路中预留２０Ｐｉｎ接口供后期调试使用。
跳的自适应网络，传感器节点将采集到的温度信息经路由节点无线收发单元的核心采用ＣＣ２５３０无线射频芯片，它是用

发送给协调器节点，最后经单片机串口将接收到的温度信息发于ＩＥＥＥ８０２．１５．４、ＺｉｇＢｃｃ和ＲＦ４ＣＥ应用的一个真正的片上系统

送给上位机监控中心对数据进行分析和存储，最后实现系统的（ＳｏＣ）解决方案，由于其成本特别低，在组建网络时可构建庞

控制和相关信息的显示。系统的总体设计框图如图１所示。大的通信网络节点，结合了性能强悍的射频收发器，统～的业

界增强型８０５１单片机，并且系统内可编程ＲＡＭ达到了８ＫＢ【４］。
２系统硬件设计ＣＣ２５３０有多种不同的工作模式，其中可以配置为睡眠模式，非

常适用于功耗要求严格的场合。ＣＣ２５３０集成了ＴＩ公司行业先驱

２．１协调器节点的ＺｉｇＢｅｅ协议栈（ｚ．ＳｔａｃｋＴＭ），为ＺｉｇＢｅｅ系统提供了一个功

协调器节点主要由控制单元和无线收发单元两个部分组能全面的技术方案。ＣＣ２５３０Ｔ作的系统只需要少量外部的辅助
成，其中控制单元采用ＳＴＭ３２Ｆ１０３ＺＥＴ６单片机为核心，它是元器件，其设计难点是天线电路的设计和