1、*實踐(shjin)教學*蘭州理工大學計算機與通信(tng xn)學院2014年春季(chnj)學期物聯網綜合應用實踐課程設計題 目： 基于物聯網的室內環境檢測演示系統 專業班級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 成 績： 摘要(zhiyo) 室內環境數據的采集、傳輸以及處理，廣泛應用于糧倉的溫濕度控制以及家庭智能化控制等領域內。針對傳統的有線方式檢測、采集、傳輸中節點分散需要大量布線等問題，本設計主要從無線傳感方向進行改進，本次課程設計介紹了一種基于(jy)CC2530和數字溫濕度傳感器的溫濕度采集系統，并且使用LCD1602點陣式液晶屏顯示菜單，有良好的人機對話界面。同時設計了聲光報警系統

2、，實現在參數超標時及時的報警。室內智能空氣品質監測儀體積小，功耗低，操作簡單，適合應用于家庭和社區的醫療健康保健(bojin)，能夠實時知道室內空氣的質量。該系統采用Zigbee無線通信技術結合傳感器，通過運用Zigbee協議架構組建無線傳感網絡,實現主從節點的數據采集和傳輸,以及一點對多點，兩點之間的通信。并詳細闡述了基于Zigbee協議棧的中心節點和終端節點的協議傳輸，主要是從Zigbee協議棧網絡層里AODV路由協議著手，闡述在網絡層如何通過AODV路由協議進行節點間的連接以及數據的收發。能在甲烷濃度值與干涉條紋移動量之間建立一種線性關系。然后進行視頻采集，將連續移動變化的干涉圖樣輸入嵌

3、入式系統進行數字圖像處理，獲得干涉條紋的移動量，從而得到甲烷的濃度值。關鍵字: CC2530; Zigbee協議棧; 無線傳感網絡；LCD顯示；甲烷TOC o 1-3 h u 目 錄 HYPERLINK l _Toc28081 第1章 緒論(xln) PAGEREF _Toc28081 3 HYPERLINK l _Toc27975 1.1設計(shj)的目的及意義 PAGEREF _Toc27975 3 HYPERLINK l _Toc12467 1.1.1室內空氣品質(pnzh)(IAQ)的作用 PAGEREF _Toc12467 3 HYPERLINK l _Toc22488 1.1.2

4、課題研究目的及意義 PAGEREF _Toc22488 3 HYPERLINK l _Toc9824 1.2國內外的研究狀況 PAGEREF _Toc9824 4 HYPERLINK l _Toc26194 1.3方案總體設計 PAGEREF _Toc26194 5 HYPERLINK l _Toc32140 1.3.1總體方案設計 PAGEREF _Toc32140 5 HYPERLINK l _Toc19284 第2章 室內空氣品質基本介紹 PAGEREF _Toc19284 6 HYPERLINK l _Toc2774 2.1室內空氣品質及認識 PAGEREF _Toc2774 6 HY

5、PERLINK l _Toc23328 2.1.1室內空氣研究的背景 PAGEREF _Toc23328 6 HYPERLINK l _Toc23493 2.1.2室內污染物種類及來源分析 PAGEREF _Toc23493 6 HYPERLINK l _Toc27513 2.2室內空氣品質的監測方法及改善空氣品質的方法 PAGEREF _Toc27513 7 HYPERLINK l _Toc5343 2.2.1室內空氣品質監測方法 PAGEREF _Toc5343 7 HYPERLINK l _Toc9943 2.2.2改善空氣品質方法 PAGEREF _Toc9943 7 HYPERLIN

6、K l _Toc16229 2.3試指標的選定室內空氣品質測 PAGEREF _Toc16229 8 HYPERLINK l _Toc24463 第3章 室內空氣品質監測儀的硬件設計 PAGEREF _Toc24463 9 HYPERLINK l _Toc512 3.1基本原理 PAGEREF _Toc512 9 HYPERLINK l _Toc4237 3.1.1系統硬件結構及原理 PAGEREF _Toc4237 9 HYPERLINK l _Toc18230 3.1.2 AT89S52單片機簡介 PAGEREF _Toc18230 10 HYPERLINK l _Toc28798 3.2

7、傳感器的選用 PAGEREF _Toc28798 11 HYPERLINK l _Toc28752 3.2.1氣體傳感器 PAGEREF _Toc28752 11 HYPERLINK l _Toc5003 3.3 CC2530介紹 PAGEREF _Toc5003 13 HYPERLINK l _Toc16562 第4章 室內空氣品質監測演示的軟件設計 PAGEREF _Toc16562 16 HYPERLINK l _Toc14313 4.1軟件功能需求 PAGEREF _Toc14313 16 HYPERLINK l _Toc19635 4.2軟件模塊設計 PAGEREF _Toc1963

8、5 16 HYPERLINK l _Toc31670 4.2.1主程序模塊 PAGEREF _Toc31670 16 HYPERLINK l _Toc20599 4.3 zigbee協議棧結構 PAGEREF _Toc20599 17 HYPERLINK l _Toc28421 第5章 串口通信程序設計流程 PAGEREF _Toc28421 19 HYPERLINK l _Toc13915 5.1總體程序設計流程圖 PAGEREF _Toc13915 19 HYPERLINK l _Toc19207 5.2串口設置 PAGEREF _Toc19207 20 HYPERLINK l _Toc4

9、589 參考文獻 PAGEREF _Toc4589 22 HYPERLINK l _Toc8108 致 謝 PAGEREF _Toc8108 23 HYPERLINK l _Toc15246 附 錄 PAGEREF _Toc15246 24第1章 緒論(xln)1.1設計的目的(md)及意義1.1.1室內空氣品質(pnzh)(IAQ)的作用室內空氣品質 (IAQ)的問題導致的病態建筑綜合癥 ,使人們的健康和工作效率大受影響。隨著人民生活水平的提高 ,帶來了裝修熱潮 ,使得IAQ問題在我國尤為突出。由于對IAQ的主觀評價要待工程竣工投入使用后才能進行 ,所以缺乏對工程建設的指導意義。目前 ,在千

10、百種污染物同時作用時 ,對將哪些污染物作為客觀評價對象 ,以及評價標準和較為實用的工作方法尚缺少研究 ,應在實踐中不斷探索和研究 ,提高IAQ評價對實際工作的指導作用。IAQ在健康方面的影響：美國環保署(EPA)調查表明:在美國，IAQ問題是有關全民健康的首要問題之一，受其影響的美國人口多達3000萬，造成的經濟損失超過了400億美元/年，這些數字令人觸目驚心；加拿大衛生組織調查表明：68%的疾病與室內環境污染有關，其中80%90%的癌癥與居住環境和生活習慣有關;英國科學家漢密爾頓測驗了220名英國人血液中60種化學元素的平均含量，發現其與地殼中這些元素的含量分布相當;湖南省相關部門對空氣污染

11、區及清潔區9-10歲兒童為調查對象，研究空氣污染對兒童免疫力的影響，結果顯示:污染區兒童的免疫能力僅為清潔區兒童免疫能力的1/3;據統計，我國每年有11萬人因IAQ不好而導致死亡;從我國“室內環境監測中心”對IAQ監測力度越來越大的趨勢也可以看出，此問題在我國也是越來越嚴重。IAQ在工作效率及社會經濟方面的影響：美國“職業安全及健康管理局”估計因室內環境質量惡劣而導致每個員工每天損失14-15分鐘的工作時間，不僅損失了生產力，使成本上升，而且也導致醫療費用的增多影響整個社會的經濟利益。為此，人們認識到解決IAQ問題的重要性與迫切性，同時IAQ問題已經成為建筑環境、醫藥衛生、智能監測、自動控制等

12、研究領域所關心的問題。1.1.2課題(kt)研究目的及意義由于目前建筑材料的不同、燃料的劣質、抽煙、通風(tng fng)不良等原因，室內的空氣狀況往往不如室外，盡管大量的空調系統被應用到室內空間，但由于節能，減排等，使IAQ進一步惡化，同時出現的舒適性空調僅著眼于熱舒適，忽視了空氣凈化，從而導致了一些負面作用: SBS建筑物綜合癥、BRI建筑物關聯癥和MCS化學物資過敏癥等。 檢測甲烷的方法有光干涉法、紅外光纖吸收法、熱導體催化法、半導體氣敏在這種情況下，設計開發一套空氣質量監測儀表是有現實意義的。目前，對于室內環境監測具儀表已經有很多種，雖然此類儀表成本不是很高，監測速度較快，但是絕大數產

13、品只是用來監測，不具備自動控制(z dn kn zh)調節室內空氣質量的能力。實際上，單純的監測不能提供經濟可行的空氣質量調節措施，因此只有以控制作為監測的后備支持，監測工作才可以更深入持久地開展下去，才能達到監測和控制的有機結合，盡快為人們創造良好的室內環境。因此，本文基于量化監測，提出“室內便攜式智能空氣品質監測儀”系統，此系統旨在實現室內空氣溫度、濕度、有害氣體的預警監測及自適應智能調節，利用MCU進行數據采集保證了前臺數據的及時、準確，有利于進行全方位的評價，為人類營造一個健康的室內生存空間。1.2國內外的研究狀況氣體傳感器測定甲烷成為近年來甲烷檢測研究的新熱點。早在1983年，壓電類

14、甲烷傳感器就已問世。這種傳感器可以不需要對樣品進行任何處理就可以測定，但易受水分子的影響而使晶體震動頻率發生漂移，故基本無實用性。為適應室內空氣甲烷現場快速檢測的要求，目前已開發出不少甲烷快速測定儀，這些儀器可直接在現場測定甲烷濃度，操作方便，適用于室內和公共場所空氣中甲烷濃度的現場測定，也適用于環境測試艙法測定木質板材中的甲烷釋放量。但這些儀器的工作原理、響應性能、適應范圍等都不同。在測試(csh)甲烷、苯等害氣體方面，國內的有:江蘇安普電子工程有限公司生產的400型甲烷分析儀、北京賓達綠創科技有限公司生產的甲烷測定儀抑一308等。國外比較出名的有:美國ESC公司生產的Z一300甲烷檢測儀、

15、英國PPM公司生產的PPM-400甲烷檢測儀。這些儀器可實現對有害氣體的檢測功能，適用于專業檢測機構或實驗研究機構。準確(zhnqu)測定甲烷、苯、氨等有害氣體的設備昂貴，測定時間較長，每隔一段時間就需進行重新標定，需要專業人員進行操作，很難連續測定。1.3方案(fng n)總體設計1.3.1總體方案設計本設計集甲烷，苯，氨氣以及溫濕度監測，顯示與報警于一體，利用MCU進行數據采集保證了前臺數據的及時、準確，有利于進行全方位的評價。儀器采用鋰電池供電，具有良好的便攜性和通用性，并且使用LCD點陣式液晶屏顯示菜單，有良好的人機對話界面。圖1.1系統結構框圖第2章 室內空氣品質基本(jbn)介紹2

16、.1室內空氣品質(pnzh)及認識2.1.1室內空氣研究(ynji)的背景 關于室內空氣品質問題的起因，人們最初認識到人體排出的二氧化碳、體臭是室內空氣的污染物，并提出通過通風來解決氣味問題。20世紀70年代由于世界范圍的節能，建筑物加強了氣密性，減少了新風量。同時由于有機合成材料和新設備的廣泛使用，使得室內空氣污染源大大增加。在19世紀70年代美國環境署對于選定性有機性揮發物做了調查，發現由于室內污染源導致的有毒有機性揮發物(VOCs)對于人員的暴露影響遠遠高于由于工業污染導致的室外空氣的影響。而哈佛大學6城市的調查更進一步揭示了室內空氣污染包括粒子、硫酸鹽和氮氧化物等對于人員暴露的影響。室

17、內空氣污染的嚴重性引發了以下三種病癥：病態建筑綜合癥(SBS),與建筑有關的疾病(BRI),多種化學污染物過敏癥(MCS)。 2.1.2室內污染物種類及來源分析一、根據國內外對室內環境污染進行的研究表明，室內環境污染物的主要來源主要有以下四個方面：室外大氣和地質環境的污染、室內建筑裝修材料及家具釋放物的污染、烹調及燃燒產物的污染和人體的新陳代謝及各種生活廢棄物的揮發成分的污染。由于工程交付使用后，人的各種活動和室外大氣環境的破壞導致的室內環境污染不是工程建設階段所能控制的，因此在這里只談如何控制工程所處的地質環境和工程所使用的建筑裝修材料等對民用建筑工程室內環境的污染。二、氡是從放射性元素鐳衰

18、變而來的一種無色無味的放射性惰性氣體，是自然界唯一的天然放射性氣體，存在(cnzi)于自然界各種各樣的礦石、巖石以及土壤中，常在開采和建筑施工時釋放出來，并能與空氣中的塵埃結合被人體吸入。人如果長期生活在氡濃度過高的環境中，沉積在呼吸道上皮組織內的氡會對人體產生強烈的內照射，導致肺癌等疾病的發生概率增加，危害人體健康。室內空氣中的氡有80-90%來自地基土壤、巖石，特別是在地質構造斷裂層區域；其次是工程使用的建筑裝修材料釋放出的氡，尤其是摻工業廢渣的建材和天然花崗巖。三、甲醛是一種無色易溶的刺激性氣體，對人的視覺、嗅覺和呼吸器官有強烈的刺激，引發流淚、咳嗽、氣喘等癥狀，嚴重可導致(dozh)人

19、的肺功能、肝功能、免疫功能發生異常。2.2室內空氣品質(pnzh)的監測方法及改善空氣品質的方法2.2.1室內空氣品質監測方法 (1)傳感器監測方法選擇適當類型的傳感器可直接讀取待測物的濃度。傳感器按原理分為:電阻型傳感器、電感型傳感器、電容型傳感器、DNA生物傳感器、電化學傳感器。 (2)化學分析方法主要采用空氣取樣，通過一定的化學反應方法，測定待測的污染物濃度。 (3)熱催化式測定法 一般采用鉑絲線圈或者在鉑絲線圈上加氧化鋁催化劑制成的載體催化元件作為燃燒熱量的傳感元件。這種元件對甲烷具有催化燃燒作用，鉑絲線圈既作為加熱器又作為電阻溫度計，通過電流加熱使元件表面達到一定工作溫度，這時接觸甲

20、烷，便會發生無焰燃燒，致使鉑絲電阻值因溫度升高而增大，鉑絲電阻的變化與甲烷濃度成正比，從而實現對甲烷的檢測。2.2.2改善(gishn)空氣品質方法 1、要充分發揮抽油煙機的功能。無論是炒菜還是燒水，只要(zhyo)打開灶具，就應把抽油煙機打開，同時關閉廚房門，把窗戶打開，這樣有利于空氣流通，消除污染物。2、馬桶沖水時放下蓋子，平時不用時盡量不要打開。3、水箱中最好使用固體緩釋消毒劑，并選用安全有效的空氣消毒產品來凈化空氣。4、此外，在打掃衛生時，有條件的最好使用吸塵器，或者用拖把和濕抹布。如用掃帚，動作要輕，不要把灰塵揚起加重空氣污染。盡量不使用地毯、“雞毛撣子”。5、使用空調的家庭，最好能

21、啟用一臺換氣機。其中換熱器效率較高者為佳，有的換熱效率可達70%左右，所排出的冷風可以有效地將從室外抽入的熱新風冷卻，使室內空氣保持新鮮。另一種有效的辦法是使用空氣凈化器。6、當然，要保持居室空氣新鮮潔凈，最有效、最經濟的辦法就是經常通風換氣。2.3試指標(zhbio)的選定室內空氣品質測室內污染物種類繁多，不可能逐一測量，研究的思路是用一個典型的污染物來代表一類污染物，這種污染物稱為評價指標。此外，室內空氣品質是一個綜合性的指標，要考慮多方面的因子，借鑒目前國內外常用的IAQ監測指標，本課題的監測指標訂為溫度，濕度，甲烷，苯，氨氣五個參量。各指標標準見表2.3：檢測指標單位濃度備注溫度182

22、8 平均相對濕度 100% 30%70%甲烷（HCHO） Mg/m3 0.08苯（C6H6） Mg/m3 0.09氨氣（NH3） Mg/m3 0.2表2.1室內空氣監測指標(zhbio)限度甲烷，苯和氨氣是室內空氣中常見(chn jin)的三種毒氣： (1)甲烷(HCHO)是一種無色易溶的刺激性氣體，沸點190C，易揮發，所以在室內空氣品質研究中，將其歸為VOC，即揮發性有機化合(Volatile Organic ompounds)。0.5mg/m3可刺激眼睛引起流淚，0.6mg/m3時引起咽喉不適或疼痛(tngtng);濃度再高可引起惡心、嘔吐、咳嗽、胸悶、氣喘甚至肺氣腫;當空氣中達到30

23、mg/m3時可當即導致死亡。(2)目前室內裝飾中多用甲苯、二甲苯代替純苯作各種膠、油漆、涂料和防水材料的溶劑或稀釋劑。苯具有易揮發、易燃、蒸氣有爆炸性的特點。人在短時間內吸入高濃度甲苯、二甲苯時，可出現中樞神經系統麻醉作用，輕者有頭暈、頭痛、惡心、意識模糊，嚴重者可致昏迷以致呼吸衰竭而死亡。第3章 室內空氣品質監測儀的硬件設計3.1基本原理本實驗將使用CC2530讀取氣體傳感器對氣體的信息采集，基于AT89S52的室內便攜式智能空氣品質監測儀是以室內空氣中有毒有害氣體的監測監控為背景，能夠實現對室內溫度，濕度，甲烷，苯和氨的實時采集處理、顯示、報警等功能。儀器采用鋰電池供電，具有良好的便攜性和

24、通用性，并且使用LCD點陣式液晶屏顯示菜單，有良好的人機對話界面。同時設計了聲光報警系統，實現在參數超標時及時的報警。室內智能空氣品質監測儀體積小，功耗低，操作簡單，適合應用于家庭和社區的醫療健康保健，能夠實時知道室內空氣的質量。3.1.1系統硬件(yn jin)結構及原理本文研究的室內便攜式智能空氣品質監測儀是以ATMEL工公司的一款8位超低功耗單片機AT89S52為控制核心，系統結構如圖3.1所示。室內空氣中有害氣體甲烷、苯、氨分別通過傳感器組中的傳感器1、傳感器2、傳感器3輸出(shch)一個與甲烷、苯、氨濃度相對應的電流信號,該信號經過放大濾波后通過多路轉換器分時間段進行采樣保持,最后

25、經過A/D轉換電路按一定得采樣頻率將模擬信號轉換為數字信號送入單片機進行數據采集以便進行顯示處理，若被測室內空氣中甲烷、苯、氨的濃度某種有超過國家標準或設定的危險值時報警電路對應的發出聲光報警信號。圖3.1系統(xtng)結構圖3.1.2 AT89S52單片機簡介 隨著計算機技術的發展，單片機因具有集成度高、體積小、速度快、價格低等特點而在許多領域如過程控制、數據采集、智能化儀表、家用電器以及網絡技術等方面得到廣泛應用，圖3.2 AT89S52芯片(xn pin)圖3.2 AT89S52單片機AT89S52單片機有以下特點：兼容MCS51微控制器；8K字節FLASH存貯器支持在系統編程ISP1

26、000次擦寫周期；256字節片內RAM；工作電壓4.0V到5.5V；全靜態時鐘0Hz到33MHz；三級程序加密(ji m)；32個可編程I/O口；3個16位定時/計數器；8個中斷源；完全的雙工UART串行口；低功耗支持Idle和Power-down模式；Power-down模式支持中斷喚醒；看門狗定時器；雙數據指針；上電復位標志。3.2傳感器的選用(xunyng)3.2.1氣體傳感器 1氣體傳感器基礎知識 (1)半導體型氣體傳感器的優缺點半導體氣體傳感器具有成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單等優點。不足之處是必須在高溫下工作、對氣體或氣味的選擇性差、元件參

27、數分散、穩定性不理想、功率高等方面。(2)半導體傳感器需要加熱的原因半導體傳感器是利用一種金屬氧化物薄膜制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化。傳感器內的加熱器可以加速氧化過程，這也是為什么有些低端傳感器總是不穩定，其原因就是沒有加熱或加熱電壓過低導致溫度太低反應不充分。(3)固態電解質氣體傳感器顧名思義，固態電解質就是以固體離子導電為電解質的化學電池。它介于半導體和電化學之間。選擇性，靈敏度高于半導體而壽命又長于電化學，所以也得到了很多的應用(yngyng)，不足之處就是響應時間過長。(4)接觸燃燒(rnsho)式氣體傳感器接觸燃燒式氣體傳感器只能測量可燃氣體。又分為(fn wi)直接

28、接觸燃燒式和催化接觸燃燒式，原理是氣敏材料在通電狀態下，可燃氣體在表面或者在催化劑作用下燃燒，由于燃燒使氣敏材料溫度升高從而電阻發生變化。(5)光學式氣體傳感器光學式氣體傳感器主要包括紅外吸收型、光譜吸收型、熒光型等等，主要以紅外吸收型為主。本系統選用電化學傳感器中的定電位電解式氣體傳感器。2.定電位電解式氣體傳感器傳感器元件是準確監測甲烷、苯、氨氣氣體濃度的關鍵。在有毒有害氣體監測技術中,由于定電位電解傳感器具有準確快速、簡潔直觀的特點,在國外得到比較普遍的應用，運用定電位電解傳感器進行氣體監測在國內已經開始普及。定電位電解氣體傳感器通常是由浸沒在液體電解液中的三個電極構成,其結構圖如圖3.

29、4所示。圖3.3定電位電解式氣體傳感器結構圖定電位電解式傳感器是一種濕式電化學氣體傳感器,它通過測定氣體在某個確定電位電解時所產生的電流來測量氣體濃度。傳感器共有三個電極(對電極、參比電極、工作電極),浸在液體電解液中,整體密封在一個防化學腐蝕的塑料殼體中,目標氣體通過工作電極鄰近的一個氣體可滲透薄膜向傳感器內部擴散。傳感器在氧化反應中,電化學反應中參加反應的電子流出工作電極;在還原反應中,電化學反應中參加反應的電子流向工作電極。流出和流向工作電極的電流與被分析氣體的濃度值成正比。本課題選用德國Drger公司生產的miniPac系列定電位電解式傳感器，該系列傳感器被廣泛應用于輕便型報警器和監測

30、器、移動式的監測儀、遠程控制的監測儀，單元與多元組合式智能化的監測器、固定式與壁掛式監測儀及精密型智能化的監測系統等等。MiniPac系列定電位電解式氣體(qt)傳感器簡單內部原理如圖3.5所示，其典型接法如圖3.4所示。圖3.4定電位(din wi)電解式氣體傳感器接口定電位電解傳感器的基本性能,亦即傳感器的基本考核指標,它顯示了傳感器的質量和性能,但其大多數性能指標要與前置放大器經過較好的匹配才能體現出來。在使用中要對傳感器進行考核的基本指標有如下幾種:輸出信號、電極電位、響應時間(shjin)、響應線性度、測量重復性、抗干擾性、傳感器期待壽命等。3.3 CC2530介紹CC2530 是基

31、于2.4-GHz IEEE802.15.4、ZigBee 和RF4CE 上的一個片上系統解決方案。其特點是以極低的總材料成本建立較為強大的網絡節點。CC2530 芯片結合了RF 收發器，增強型8051 CPU，系統內可編程閃存，8-KB RAM 和許多其他模塊的強大的功能。如今CC2530 主要有四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB 的閃存。其具有多種運行模式，使得它能滿足超低功耗系統的要求。同時CC2530運行模式之間的轉換時間很短，使其進一步降低能源消耗。 CC2530包括了1個高性能的2.4 GHz DSSS（直接(zhji

32、)序列擴頻）射頻收發器核心和1個8051控制器，它具有32/64/128 kB可選擇的編程閃存和8 kB的RAM，還包括ADC、定時器、睡眠模式定時器、上電復位電路、掉電檢測電路和21個可編程I/O引腳，CC2530是一款功耗相當低的單片機，功耗模式3下電流消耗僅0.2A，在32 k晶體(jngt)時鐘下運行，電流消耗小于1A。CC2530的存儲器ST-M25PE16是4線的SPI通信(tng xn)模式的FLASH，可以整塊擦除，最大可以存儲2M個字節。工作電壓為2.7v到3.6v。CC2530溫度傳感器模塊反向F型天線采用TI公司公布的2.4GHz倒F型天線設計。天線的最大增益為3.3dB

33、，天線面積為25.77.5mm。該天線完全能夠滿足CC2530工作頻段的要求（CC2530工作頻段為2.400GHz2.480GHz）。 圖3.5 CC2530芯片(xn pin)引腳CC2530芯片(xn pin)引腳功能AVDD1 28 電源(dinyun)（模擬） 2-V3.6-V 模擬電源連接AVDD2 27 電源（模擬） 2-V3.6-V 模擬電源連接AVDD3 24 電源（模擬） 2-V3.6-V 模擬電源連接AVDD4 29 電源（模擬） 2-V3.6-V 模擬電源連接AVDD5 21 電源（模擬） 2-V3.6-V 模擬電源連接AVDD6 31 電源（模擬） 2-V3.6-V

34、模擬電源連接DCOUPL 40 電源（數字） 1.8V 數字電源去耦。不使用外部電路供應。DVDD1 39 電源（數字） 2-V3.6-V 數字電源連接DVDD2 10 電源（數字） 2-V3.6-V 數字電源連接GND 1，2，3，4 未使用的連接到GNDP0_0 19 數字I/O 端口0.0P0_1 18 數字(shz)I/O 端口0.1P0_2 17 數字(shz)I/O 端口0.2P0_3 16 數字(shz)I/O 端口0.3P0_4 15 數字I/O 端口0.4P0_5 14 數字I/O 端口0.5P0_6 13 數字I/O 端口0.6P0_7 12 數字I/O 端口0.7P1_0

35、 11 數字I/O 端口1.0-20-mA 驅動能力P1_1 9 數字I/O 端口1.1-20-mA 驅動能力P1_2 8 數字I/O 端口1.2P1_3 7 數字I/O 端口1.3P1_4 6 數字I/O 端口1.4P1_5 5 數字I/O 端口1.5P1_6 38 數字I/O 端口1.6P1_7 37 數字I/O 端口1.7P2_0 36 數字I/O 端口2.0P2_1 35 數字I/O 端口2.1P2_2 34 數字I/O 端口2.2P2_3 33 數字I/O 模擬端口2.3/32.768 kHz XOSCP2_4 32 數字I/O 模擬端口2.4/32.768 kHz XOSCRESE

36、T_N 20 數字輸入 復位，活動到低電平RF_N 26 RF I/O RX 期間負RF 輸入信號到LNARF_P 25 RF I/O RX 期間正RF 輸入信號到LNAXOSC_Q1 22 模擬I/O 32-MHz 晶振引腳1或外部時鐘輸入XOSC_Q2 23 模擬I/O 32-MHz 晶振引腳2第4章 室內空氣品質監測演示的軟件設計4.1軟件(run jin)功能需求圖4.1 室內空氣品質檢測儀功能需求(xqi)框圖室內空氣品質檢測儀功能需求框圖(kungt)如圖6.1所示，系統軟件主要由溫濕傳感器采集模塊、AD轉換模塊、人機接口模塊、聲光報警模塊、核心控制器模塊、無線通訊模塊等模塊構成。

37、4.2軟件模塊設計4.2.1主程序模塊 主程序運行流程圖如圖4.2所示。由主程序流程圖可以看出，軟件要實現的主要功能是實現對傳感器信號的數據采集，然后進行數據的計算、分析、送液晶進行顯示。程序開始時，先關閉中斷，對系統進行初始化，包括單片機的各寄存器、RAM、定時器裝載初值、中斷設置及各模塊初始化等。完成初始化后，液晶顯示各個參數為零，CPU等待傳感器傳入信號及AD轉換結束，從而完成當前監測參數的正確顯示。圖4.2主程序流程圖4.3 zigbee協議(xiy)棧結構ZigBee協議棧定義(dngy)了四層，分別是物理層、媒體訪問控制層、網絡層、應用層。物理層和媒體訪問控制層由IEEE802.1

38、5.4-2003定義，上層的網絡層和應用層由Zigbee聯盟定義。應用層分別包括ZDO（Zigbee設備對象），APS（應用支持子層）和AF（應用框架）組成。Zigbee協議棧每一層負責完成所規定的任務，并且向上層提供服務，各層之間的接口通過所定義的邏輯鏈路來提供服務。 ZigBee協議棧結構如 REF _Ref357608095 h * MERGEFORMAT 圖4.3 所示。圖4.3 ZigBee協議(xiy)棧結構圖第5章 串口通信(tng xn)程序設計流程 5.1總體(zngt)程序設計流程圖結束開始系統時鐘初始化串口初始化串口發送數據將收到的數據通過串口發送串口是否收到數據NOYE

39、S 圖5.1 串口通信(tng xn)程序設計流程圖5.2串口設置(shzh)在Linux 系統中,設備都是以文件的形式表示的,串口參數一般包括波特率、起始位數量、停止位數量等。下面對這些(zhxi)串口參數進行詳細說明。（1）起始(q sh)位通信線路上沒有數據被傳送時，處于邏輯“1”狀態。當發送字符數數據是首先發送一個邏輯“0”信號，這個邏輯低電平就是起始位。起始位通過通信線路傳輸到接收端，接收端檢測到這個低電平之后，就開始準備接收數據位信號。起始位所起的作用就是使通信雙方同步。（2）數據位當接收端收到起始位后，開始接收數據位。數據位的個數可以是58位。在數據傳送過程中，數據位從最低有效位

40、開始傳送，接收端收到數據后，依次將其轉換成并行數據。（3）奇偶校驗位數據位發送完后，為了保證數據的可靠性，還要傳送一個奇偶校驗位。奇偶校驗用于差錯檢測。如果選擇偶檢驗，則數據位和奇偶位的邏輯“1”的個數必須為偶數，相反，如果是奇檢驗，則數據位和奇偶位的邏輯“1”的個數為奇數。（4）停止位在奇偶位或數據位（當無奇偶校驗時）之后發送停止位。停止位表示一個數據的結束。它可以是12位的低電平。接收端收到停止位后，通信線路便恢復邏輯“1”的狀態，直到下一個數據的起始位到來。（5）波特率通信線路上傳輸的位（碼元）信號都必須保持一致的信號持續時間，單位時間內傳送碼元的數目稱為波特率。對大多數嵌入式設備來說，

41、其波特率都設置為115200。訪問串行口通過對設備文件的訪問來實現，僅需打開相應的設備文件。串口的設置主要是設置struct termios 結構體中的各成員值。#includestruct termiounsigned short c_iflag; /*輸入(shr)模式標志*/unsigned short c_oflag; /*輸出(shch)模式標志*/unsigned short c_cflag; /*控制模式(msh)標志*/unsigned short c_lflag; /*本地模式標志*/unsigned char c_line; /*線路規范*/unsigned char c_

42、ccNCC; /*控制特征值*/波特率設置:struct termios option;tcgetattr(fd,&option);cfsetispeed(&option,B115200);/*設置為115200Bps*/cfsetospeed(&option,B115200);tcsetattr(fd,TCANOW,&option);檢驗位設置:無校驗 8 位:options.c_cflag &=PARENBoptions.c_cflag &=CSTOPB;奇效驗(Odd)7 位:options.c_cflag=PARENB;options.c_cflag &=PARODD;options.

43、c_cflag=CS7;偶校驗(Even)7 位:options.c_cflag &= PARENB;options.c_cflag &=CSTOPB;options.c_cflag &=&CSIZE;options.c_cflag=CS8;停止位設置:1位: options.c_cflag &=CSTOPB;2位: options.c_cflag=CSTOPB;模式設置:需要注意的是,如果不是開發終端之類的,只是串口傳輸數據,而不需要串口來處理,那么使用原始模式(Raw Mode)方式來通訊。options.c_lflag &=(ICANONECHOECHOEISIG);/*Input*/o

44、ptions.c_oflag &=OPOST;/*Output*/參考文獻1 孫利民(l mn) 無線傳感器網絡. 清華大學出版社 . 2005.2 張拓.無線多點溫度(wnd)采集系統的設計.武漢：武漢理工大學，2009.3 陳旭.基于zigbee的可移動溫度采集(cij)系統.武漢：武漢科技大學，20093 雷純 基于ZigBee 的多點溫度采集系統設計與實現.自動化技術與應用.2010，29（2）4347.5 王翠茹 基于ZigBee技術的溫度采集傳輸系統. 儀表技術與傳感器.2008.No.7.103105.6 景軍鋒基于ZigBee 技術的無線溫度采集系統.微型機與應用.2009.N

45、o.23.3335.7 Zigbee協議棧中文說明.8 IAR使用指南. 周立功單片機有限公司 .9 Zigbee技術實用手冊.西安達泰電子.10 IAR 安裝與使用.成都無線龍通訊科技有限公司. 致 謝 這次(zh c)課程設計，給我留下了很深的印象(ynxing)。雖然只是短暫的兩周，但在這期間，卻讓我受益匪淺。 通過這次課程設計，使我物聯網應用系統有了全面的認識，對課本的知識又有了深刻的理解，在之前物聯網應用系統的學習以及完成課后的作業的過程(guchng)中，對其有了一些基礎的了解和認識。本次經過兩周的課程設計，讓我對物聯網應用系統有了更深的理解，我把課上的理論知識運用到實際中去，讓我

46、更近一步地鞏固了課堂上所學的理論知識，并能很好地理解與掌握物聯網應用系統中的基本概念、基本原理、基本分析方法。 總的來說，通過這次課程設計使我了解了物聯網應用系統的設計原理，設計步驟等方面有了了解。提高了分析和實踐能力。同時我相信，進一步加強對物聯網應用系統的學習與研究對我今后的學習將會起到很大的幫助！在此要特別感謝我的指導老師的指導與督促，同時感謝他的諒解與包容。求學歷程是艱苦的，但又是快樂的。 附 錄void main() init52(); init8255(); lcd_init();/ 初始化LCD initad(); predisplay();while(1) Tmeasure()

47、; Hmeasure(); keyscan(); / *initial 8255 */ void init8255(void) add8255=0 x8b;/PAoutput PB PC:input 10001011 PA8255=0 x15;/00010101 P13=0; delay(10);/*initial AT89S52*/ void init52(void) EA=1;/ open interrupt EX0=1;/ allow interrupt ext0 IT0=1; IP=0 x01; void initad() P10=0; ST=0; ST=1; _nop_(); ST=0;/ *LCD dispaly*/ /*LCD初始化子程序*/void lcd_init()lcd_wcmd(0 x38);delay(1);lcd_wcmd(0 x0c);delay(1);lcd_wcmd(0 x06);delay(1);lcd_wcmd(0 x01);delay(1);/*LCD延時子程序*/void delay(uint time) int i,j; for(i=0;i