基于ZigBee和LabVIEW的无线温度采集系统_毕业设计论文.doc

山东科技大学 电子技术综合实践报告 基于ZigBee和LabVIEW的无线温度采集系统 专 业： 电子信息科学与技术 设计时间： 2013- 6 基于ZigBee和LabVIEW的无线温度采集系统 设计任务与要求 1、完成双机通信； 2、从机采集信息发送主机接收并且显示； 3、（发挥）上传PC显示控制； 4、（发挥）PC建立服务器网络发布； 5、（发挥）客户端通过网络访问、控制。 二、方案设计与论证 2.总体方案设计 温度检测系统有许多共同的特点环境复杂、测量点多、布线分散、现场离监控地点很远等等。如果使用一般温度传感器采集温度数据就必须设计信号A/D 转换电路、调理电路以及对应的接口电路，才能将传感器输出的模拟信号转换成数字信号。再将数字信号送到单片机去处理。这样，由于外围电路过多会使整个检测系统稳定性不高，系统收集最终数据偏差较大，又由于检测环境的复杂、测量点又多、信号传输距离较远及各种其他干扰的影响，随着时间的推移，检测系统的稳定性和可靠性逐日下降 。所以温度采集系统的设计的关键在于下面三部分：主控单元的设计和温度传感器的选择以及无线模块的选择。 2.1系统方案比较与选择 为了更好的实现系统的可靠性与高性价比，我针对以上这些模块分别提出几种方案以供选择。 2.1.1控制器模块比较与论证 单片机是本系统的控制核心，其性能的优劣将从根本上影响整个系统的性能。针对本系统特提出以下二种方案以供选择 。 方案一采用STC89C52八位单片机。STC89C52单片机的软件编程自由度比较大，可通过编程实现各种算法以及逻辑控制。并且体积较小、引脚不多、方便安装使用。可以单独对数字温度传感器DS18B20进行控制，另外STC89C52在工农业控制上也有着比较广泛的应用，编程技术和外围电路的配合使用都相当成熟。但是使用51或者52单片机该系统的外围电路较多，实际操作比较麻烦，一次只能处理八位数据，计算比较繁琐。 方案二 采用TI公司cc2430单片机。CC2430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2.4GHz ISM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。 CC2430的设计结合了8Kbyte的RAM及强大的外围模块，并且有3种不同的版本，他们是根据不同的闪存空间32，64和128kByte来优化复杂度与成本的组合。 CC2430包含一个DMA控制器。8k字节静态RAM，其中的4k字节是超低功耗SRAM。32k，64k或128k字节的片内Flash块提供在电路可编程非易失性存储器。 CC2430集成了4个振荡器用于 系统时钟和定时操作：一个32MHz晶体振荡器，一个16MHz RC-振荡器，一个可选的32.768kHz晶体振荡器和一个可选的32.768kHz RC 振荡器。 综合对比之后选择方案二。 2.1.2温度传感器模块比较与论证 温度传感器用来进行温度采集，我们把采集到的数据送到单片机上，单片机处理后把数据通过一个无线模块发送到另一个无线模块。所以在这个系统中温度传感器的作用是至关重要的。我们需要做到数据采集的准确，并且能够保持系统的稳定。有以下几个方案可以供选择。 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转换后才能送给单片机，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DS18B20来测量待测电的温度，数字温度传感器DS18B20输出的信号全数字化。方便单片机处理及控制，省去传统的测温系统的很多外围电路。且该芯片的物理化学性都很稳定，它能作为工业测温元件。此元件线性度好，在0℃到100℃时，最大线形偏差小于1℃。DS18B20的最大特点是单总线的数据传输，由数字温度计DS18B20和微控制器构成的温度采集系统，它可以直接输出温度的数字信号。 综合对比之后选择方案三。 2.1.3 无线模块的比较与论证 无线传输模块主要是用于主机和从机之间的数据传输，从机给主机发送温度数据。 方案一采用红外收发芯片NB9148、NB9149。NB9148是通用红外遥控发射器集成芯片，该器件与NB9149配合使用可完成10个功能控制。NB9148采用CMOS工艺制