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1、梧 州 学 院毕 业 论 文 论文题目 基于ZigBee技术的无线传感器 网络在粮库监控系统中的应用 系 别 电子信息工程系 专 业 电子信息工程 班 级 10电子信息工程1班 学 号 1001902117 学生姓名 指导教师（签名） 完成时间 2014 年 5 月摘要粮食是国家的重要战略物资，粮食安全更有利于民生，它与可持续发展，经济和社会的和谐稳定是密切相关的。但是我国传统的粮情检测系统容易受到导线电阻和分布电容的影响，测量误差比较大，易受雷击。基于以上缺陷，设计出一款基于无线传感器网络技术的粮情检测系统具有重大的意义。本系统采用CC2530作为核心芯片，结合ZigBee 协议栈，采用数字
2、型温湿度传感器DHT11作为系统的传感器，使用LCD12864作为显示，上位机跟单片机实时通信，并实现各个点的温度和湿度的显示。该系统完成了传感器节点的温湿度采集，通过无线网络传输到协调器，在LCD12864上显示，并发送到上位机监控。整个设计除了能在协调器上显示当前各点的温湿度，还能在上位机上查看监测记录，并具有传感器节点故障检测功能。本文系统的介绍了传感器网络的概念和ZigBee这一通信协议的特点和结构，其中重点的阐述了由CC2530芯片和数字温湿度传感器DHT11所构成的粮库温湿度检测系统及系统的设计方案、其次介绍硬件电路的设计过程,以及系统软件的开发过程。最后进一步阐述了无线传感器网络
3、今后的发展方向。关键字：无线传感器网络；ZigBee协议栈 ；粮库；多点检测； Application in grain monitoring systemwith the wireless sensor network based on ZigBeeAbstract Grain is the important strategic materials in the country. And the safety of grain benefits more to the national economy and the peoples livelihood. Food safety is c
4、onnected with harmony and stability of the society and the sustainable development of the economy. However, traditional detection system of grain situation is influenced by conductor resistance and distributed capacitance, measurement error is larger and it is easy to be stroked by lightning. Due to
5、 these defects mentioned above, it is significant to design detection this system of grain situation on the basis of the technology of ZigBee. This system can play an important role in ensuring the safety and storage of grain and be likely to benefit for economy and society.This system uses CC2530 a
6、s key chip and combines with ZigBee protocol stack, which adopts DH11 digital temperature and humidity sensor as the sensor of the system, LCD12864 as display interface. The real-time communication between principal computer and single chip achieves the display of temperature and humidity in many sp
7、ots. The whole design accomplishes collection of temperature and humidity in the sensor node and delivers to the coordinator through wireless transmission and monitors in the LCD12864. After that, it delivers to the principle computer to display. In addition, the whole design can not only reveal the
8、 temperature and humidity of current points in the coordinator but also view records of the temperature and humidity of current point in the principle computers with the function of detecting faults of sensor nodes.This chapter systematically introduces the concept of sensor network and the feature
9、and structure of this communication protocol-ZigBee designing scheme, and emphasizes on the detecting system and the designing scheme composed of CC2530 SOC chip and DHT11 digital temperature and humidity sensor. After that, it introduces the designing process of hardware circuit and the development
10、 process of systems software. Finally, it further states the development direction of wireless sensor network in the future.Keywords: wireless sensor network; ZigBee protocol stack; grain depot; multi-point detection目录第一章 前言11.1无线传感器网络研究的背景11.2研究的意义1第二章系统设计方案的论证22.1 核心控制模块方案的论证与选择22.2 显示模块方案的论证与选择22
11、.3 传感器方案的论证与选择32.4 电源模块的选择32.5 上位机的开发工具的选择3第三章系统硬件设计53.1传感器节点的设计53.2协调器设计8第四章系统软件设计114.1 ZigBee协议栈介绍及开发流程114.2 Z-Stack协议栈结构及工 作流程114.3 Z-Stack开发流程13第五章系统的测试和总结155.1 测试内容155.2 测试模块155.3测试总结17第六章结束语186.1总结186.2工作展望18参考文献19附录（一）电路图20附录（二）程序23致谢40第一章 前言1.1无线传感器网络研究的背景 随着无线通信技术的快速发展和成熟，大量监控系统就开始采用无线技术进行数
12、据的采集和通信。随着传感器技术的发展和低功耗集成数字设备的快速发展，使得微体积、低功耗、低成本的微型传感器节点得以出现。这种由无线网络节点配合各种类型的传感器网络开创了新的应用领域的新概念和技术，它有着传统网络无法相比的优势，具有快速开发项目，隐蔽性强，易维修等特点，可广泛应用于军事监视、环境检测等领域。传感技术、传感器网络已经被美国技术评论认定为最重要的研究之一，商业周刊将无线传感器网络认定为21世纪最具有影响力的十大技术之一。无线传感器网络是一种由传感器节点和协调器构成的网络，可以实时地检测和收集节点安放的区域的各类信息，如温度、湿度、噪音、光强和有害气体浓度等一些需要监测的信息，然后对这
13、些信息经过处理后再用无线的方式传送出去，最终通过无线网络发送给观察者。无线传感器网络应用在金融服务、医疗护理、工业生产、检测环境、智能家居等各个领域，它具有极其广阔的发展前景。特别是在智能家居领域，无线传感器网络目前已经广泛应用于智能家居行业，随着人们的生活水平不断提升，智能家居将会逐渐普及，无线传感器网络这一技术将在我们身边得到普遍的应用。由于无线传感器网络节点都是使用电池来维持，工作环境也比较恶劣，不易更换电池，所以节能是无线传感器网络最重要的设计标准之一。它急需对传统的嵌入式应用开发进行改造，精心设计其软硬件系统，使其更加可靠耐用。1.2研究的意义随着无线传感器网络的快速发展和日趋成熟，
14、无线传感器网络技术也应用到了生活的各个领域。粮食是国家的重要战略物资，粮食安全更有利于民生，它与可持续发展，经济和社会的和谐稳定是密切相关的。但是我国传统的粮情检测系统容易受到导线电阻和分布电容的影响，测量误差比较大，易受雷击，此系统最大缺陷是在仓库布置大量的测温、测湿电缆，安装和拆卸也很复杂。因此基于Zigbee技术的无线传感器网络的粮情检测系统的开发具有重大的意义，为保障粮食存储安全发挥巨大的作用。去年我国领导人发起了“光盘行动”，这把粮食重要性上升到了更高的一个层面。浪费粮食固然可耻，但粮食变质则更加不是我们愿意看到的。故研究一个能够更好的检测到粮库的各种情况的粮食监控系统，是迫在眉睫的
15、工作。本设计研究基于ZigBee技术的无线传感器网络的粮库检测系统，对降低开发成本，系统模块化，提高检测精度，提高传输距离，提高实时性都具有非常重要的意义。让无线传感器网络跟计算机通信，充分利用了PC机的软硬件资源，为保障粮食存储安全发挥巨大的作用。第二章系统设计方案的论证本系统主要由CC2530 ZigBee模块、LCD12864显示屏、DHT11温湿度传感器、电源模块、上位机等几大模块组成，以下是本系统的方案的论证和选择。2.1 核心控制模块方案的论证与选择 该模块是系统的核心部分，其中包含了无线射频模块跟单片机，这个模块将是完成数据信息的采集、数据转换以及数据的发送和接收功能。方案一：采
16、用STM32 + CC2420 。STM32是意法半导体公司为了满足集成高、功耗低、实时性好、具有竞争性价格等优势。在一些需功耗低但功能又很强大的微处理器的嵌入式系统中STM32都能很好的应用。CC2420是TI公司研发的无线射频芯片，TI公司提供了真正的系统芯片解决方案。这类解决方案满足以ZigBee为基础的2.4GHz 波段，以及低成本和低功耗的需求，并且可以大幅度提高性能。CC2420可以通过SPI接口方便的与STM32通信，但是STM32的编程相对来说较为复杂，价格较高，不具有太高的性价比，故放弃选择。方案二：采用AT89S52 + CC2420 。AT89S52是一种8位微控制器，使
17、用简单，容易上手，网络资源多，该芯片使用Atmel非易失存储器技术，可重复编程。AT89S52有32个I/O口，能很好的跟其他外设连接。CC2420是TI公司研发的无线射频芯片，CCC2420可以通过SPI接口方便的与AT89S52通信。由于外围器件的连接接较为复杂，功耗较大，故放弃选择。方案三：采用CC2530。CC2530是用于2.4GHz ZigBee 技术的的一个低功耗芯片，它要建立强大的网络节点只需很低的成本。1CC25230结合了领先RF收发器的良好性能，增强型的8051 CPU也是业界比较标准的，系统内可编程闪存，8 KB RAM 等其他强大功能。CC2530 具有多个不同的运行
18、模式。各个运行模式之间的转换时短，进一步确保了低功耗要求。2CC2530结合世界领先的ZigBee协议栈，提供了一个极其强大跟完整的ZigBee解决方案。由于此方案不需要更多的外设，外围电路相当简单，故选用此方案。2.2 显示模块方案的论证与选择显示模块用来做人机交互的，开发者把需要了解的信息通过系统设置显示在液晶屏上，让观察者能够一目了然各种信息，故该模块的选择一定要满足系统的低功耗，显示内容多等要求。方案一： LCD1602液晶屏。1602总共能够显示出16 * 2个字符，具有背光可调功能，接口兼容性好，可直接用单片机驱动，使用十分方便。但是它不能显示汉字，不能直接使用3.3V的电源驱动，
19、虽然可以通过电压转换，但是此部分的制作较为麻烦。故不选择此方案。方案二：TFT液晶屏。TFT液晶显示器因其体积小、外观漂亮、具备可显示字母汉字图片于一体、具有人性化的显示页面等优点得到了广泛应用，现在最流行的苹果手机等智能机都是采用了TFT彩屏作为显示模块，并且它本身提供了触摸功能和SD卡等相关功能，使它可以显示所有汉字和高清晰图片，使用方便。但是它的价格较贵，性价比不高。故不选择此方案。方案三：LCD 12864（ST7565P）液晶。LCD12864屏克服了1602不能显示汉字这一大缺陷，它不仅可以显示所有的字符还具备显示汉字的能力，并且有四行的显示空间，最多能显示8 * 4个汉字，或者1
20、6 * 4 个字符，更关键的是12864的一个型号ST7565P 液晶屏的标准电压是3.3V，跟CC2530匹配，本系统就选择此方案作为显示模块。2.3 传感器方案的论证与选择传感器是系统的眼睛，它是将所部署环境的物理现象转化为数字信息的关键，所以选择一个合适的传感器也是至关重要的。方案一：温度传感器DS18B20 + 湿度传感器HS1101。DS18B20 数字温度计提供9位温度读数，它使用单总线接口跟单片机相连，同时数据线能提供电源，故DS18B20只需要一条数据线跟一条地线。湿度传感器HS1101工作范围-3060，是高精度电容湿度传感器，能够有效抵抗各种腐蚀性气体物质。由于温度跟湿度需
21、要单独采集，工程较大，故不选用此方案。方案二：选用SHT11作为温湿度检测模块。SHT11温湿度传感器的微型电路集成了传感元件和信号处理电路，输出标准数字信号。一个电容性聚合体湿敏感元件和一个采用间隙材料制成的温敏感元件是该模块的传感器，在该同一个芯片上，还有一个14位A/D转换器用来将模拟信号转化为数字信号。3SHT11有四个接口：VCC、GND、DATA、CLK,使用还算方便，但是价格稍贵，故不选择。方案三：选用DHT11传感器。DHT11是一款数字输出的复合式温湿度传感器，该传感器是由一个NTC式温度检测元件一个电阻感湿元件组成，可检测温度050，湿度2090% 。该产品具有品响应快、质
22、卓越、抗干扰能力强、性价比高等优点。DHT11使用单总线串行接口。使用更为方便。体积小、功耗低、能适用于各个条件苛刻的环境，而且具有较高的性价比，故DHT11完全能适用于本系统，所以采用DHT11温湿度传感器作为传感器节点的温传感器。2.4 电源模块的选择CC2530芯片的额定工作电压为3.3V，DHT11温湿度传感器的工作电压为3V5V，显示模块LCD12864也是使用的额定电压3.3V。故采用的电源需要稳定输出3.3V，由于系统要求能方便移动和维修，系统的低功耗，采用电池供电。具体方案是，采用3节1.5V 5号电池，总电压在4.5V左右，在输出端通过LM1117晶体管将4.5V电压降压到3
23、.3V稳压输出，通过简单滤波便能直接使用。2.5 上位机的开发工具的选择方案一：Delphi。 Delphi是Windows平台一种使用十分普遍的程序开发软件。它是由Pascal慢慢转变而来的，开发环境就是所用图形界面。在Delphi的众多的优势中，最与众不同的就是在处理数据库这个方面，它能够处理多种数据库，并且可以提供大量的组件。Delphi语言具有简单、高效、功能强大、易于掌握等特点。方案二：VB。 Visual Basic是微软公司开发出来的一种开发环境编程语言，也是源于BASIC编程语言，目前是世界上使用人数最多的编程语言。VVB具有图形用户界面和快速应用开发系统，很容易连接到数据库，
24、轻松创建控件。它最大的优点就是它的易用性，稍微对VB懂一点点的人都能快速的去开发程序。方案三： VC+。VC+是微软公司开发的一种编程语言，VC+主要有WIN API方式和MFC方式两种模式。WIN API的开发非常的麻烦与繁琐，但MFC即对WIN API再一次封装，所以说MFC的开发相对简单，事实上，基于MFC的高级和低级语言的二重性的开发应用，使用灵活，功能很强大，效率高，而VC+是更适合于单片机应用开发。综合以上对比这三种编程语言的优势、缺点、难易程度，以及本人对上位机编程语言和编写上位机软件的熟悉程度，最后基于本系统设计的要求的考虑，决定使用VC+语言编写上位机界面。 第三章系统硬件设
25、计本章主要介绍整个系统的硬件设计构成，由四个传感器节点跟一个协调器组成的星型网络。传感器节点由电源模块、CC2530RF射频模块、传感器三个部分组成；协调器是由电源模块、CC2530RF射频模块、上位机部分、显示屏部分组成。总框图见图3-1所示。上位机监控模块协调器LCD12864CC2530电源CC2530CC2530电源DHT11温湿度传感器电源DHT11温湿度传感器传感器节点图3-1 系统总体图由3-1图可知，各个模块都有电源供电，传感器节点由CC2530配合DHT11采集温湿度数据，传感器节点通过射频无线传输把数据传输到协调器点的CC2530,协调器的CC2530将数据显示在12864
26、上，同时协调器上CC2530配合MAX3232通过串口通信模式把数据发送到PC上位机上显示，从而实现系统的整体功能。43.1传感器节点的设计3.1.1 CC2530的简介CC2530是用于2.4-GHz，IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8KB RAM 和许多其它强大的功能。CC2530有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的
27、闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短，进一步确保了低能源消耗。5CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元ZigBee协议栈（Z-Stack），提供了一个强大和完整的ZigBee 解决方案。63.1.2 CC2530RF射频板的设计CC2530RF射频板的设计原理图见图3-2所示。图3-2 CC2530RF射频板的设计3.1.2 传感器节点电池板设计传感器节点电池板的设计原理图见图3-3所示。模块中使用的是LM1117-3.3V芯片，将3个5号电池的总电压4.5V降压到CC2530的工作电压3.3V。一、 协调器电路图
28、：图3-3 传感器节点电池板设计原理图3.2协调器设计3.2.1 协调器系统板的设计协调器的系统板如图3-4所示，由图中知道，系统板上集成了电源模块,LCD12864(ST7565P)的插槽，串口芯片max3232，按键以及CC2530的插槽。图3-4协调器系统板板设计原理图3.2.2 协调器系统板的电源模块设计电源原理图如图3-4中POWER部分，使用PC 的USB口供电，经过开关控制通断电，使用LM1117 芯片将电压稳压到3.3V，电容C8和C9 滤波，除去一些谐波，使得电压更稳定。3.2.3 协调器系统板的显示模块设计 显示模块如图3-4中CC2530 + 12864 部分，图中可以看
29、出液晶屏有7个口是有输入的，其它脚悬空。LCD12864上面使用了ST7565P芯片，ST7565P是可直接连接到微处理器总线的单芯片的点阵LCD驱动器，从处理器发送八位并行或串行显示数据被存储到内部显示数据RAM和该芯片产生的LCD驱动信号独立的处理器，每个数据位的内部显示数据RAM（65132）是一对一的对应灭个像数点（65132）在LCD面板上，因此，ST7565P使显示器显示内容更加容易。12864液晶屏的显示模块不仅可以显示数字和字母，还能显示汉字，比只能显示数字和字母的数码管的作用来得更加直观。并且液晶显示屏它拥有接口方式灵活多样，使用方便，显示功能强大，体积小而轻便，低电压低功耗
30、，所以本设计选用液晶显示屏作为时间与温度的显示。LCD12864的基本特性如下：（1）低电源电压（VDD:+3.0+5.5V）（2）显示分辨率:12864点（3）带中文字库，提供简繁体可选的1616点阵汉字8192个（4）内置128个168点阵字符（5）2MHZ时钟频率（6）显示方式：正显、半透、STN（7）驱动方式：1/5BIAS，1/32DUTY（8）视角方向：6点（9）通讯方式：串行和并口可供选择（10）不需要外加负压，因为有内置DC-DC转换电路（11）不需要片选信号，即可进行软件设计的简化（12）背光方式：侧部高亮白色LED，仅为普通LED的1/51/10的功耗。（13）存储温度区间
31、-20+60，工作温度区间0+553.2.4 协调器系统板的串口模块设计串口模块的设计如图3-4所示的UART所示。串口芯片使用的是MAX3232，此芯片跟常用的MAX232唯一不同的就是它能使用3.3V的电压。MA3X232工作正电平在+3+12V之间，负电平在-3-12V之间。因为发送电平与接收电平的差仅仅为2V至3V，导致它的共模抑制能力较差，再加其它的因素影响，如线上的电容分布情况，使得它的传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是专为点对点通讯而设计的，其驱动器负载为37K。因此RS-232适合本地设备之间的通信，如果距离远了传输速度就会慢很多，甚至数据之间会发生
32、混乱以至影响数据传输。串口通过RX端口获取温湿度数据，通过TX端口把温湿度数据发送到上位机，以实现单片机与上位机的远程通信，同时实现在上位机上显示温湿度的要求，这是本设计的重要部分。图34串口MAX3232电路图第四章系统软件设计系统中各个功能的完美实现主要依靠硬件和软件的良好结合，如果说硬件是系统的基本，那么软件就是驱动系统运行的灵魂，两者缺一不可，相辅相成。本设计的硬件部分由多个模块组成，主控模块衔接各个模块工作，各个模块既要跟主控模块相联系又和其它子模块联系；软件设计部分也由多个子程序组成，主程序控制和协调各个模块执行相应的任务，主程序控制子程序的运行，子程序实现各个模块具体的性质功能，
33、从而实现设计的整体效果，整个系统软件的核心部分是ZigBee协议栈。4.1 ZigBee协议栈介绍及开发流程美国TI公司开发的Z-Stack是ZigBee协议栈，是经过ZigBee联盟的认可，为全球众多开发商所广泛采用。而对于本系统而言，只需弄懂Z-Stack即可，没有必要完全弄懂ZigBee协议栈所有源代码。所谓的发展和应用，主要是在主函数修改应用程序和操作系统，许多开发者需要的的功能可以根据项目要求修改。Z-Stack是采用操作系统思想来构建的协议栈，采用事件轮询机制，当系统各层初始化之后，系统进入低功耗模式，当有事件发生时，系统将被唤醒，进入中断处理事件，事件结束后又进入低功耗模式。如果
34、同时有多个事件发生，判断事件的优先级，根据优先级的高低逐次处理各个事件。该软件构架可以极大的降低系统的功耗。54.2 Z-Stack协议栈结构及工 作流程整个Z-Stack采用分层结构，如图4-1所示。APP：应用层目录，这是用户创建不同工程的区域，在这个目录中包含了这个项目的主要内容，在协议里面一般是以操作系统的任务实现。HAL：硬件抽象层，提供各个模块的驱动。MAC：MAC层目录，包含MAC层的参数配置及MAC的LIB库函数接口文件。MT：实现通过串口控制各层，与各层进行交互。NWK：网络层目录，包含网络参数配置文件以及网络层库的函数文件，APS层库函数接口文件。OSAL：协议栈的操作系统
35、与任务调度层。Profile：AF层目录，包含 AF层的处理函数文件。Security：安全层目录，安全层的处理函数，如加密函数等。Services：地址处理函数目录，包含了地址模式的定义及地址处理函数文件。 Tools：工程配置目录，包含空间划分及 ZStack 相关配置信息。 ZDO：ZDO 目录。 ZMac： MAC 层目录，包括了MAC层参数配置及MAC层LIB库函数回调处理函数。 ZMain：主函数目录，包括入口函数及硬件配置文件等。 Output：输出文件目录，IAR EW8051 IDE 自动生成。7 图4-1 Z-Stack 工程目录整个Z-Stack的主要工作流程分为：系统启
36、动、驱动初始化、OSAL初始化和启动、进入循环。如图4-2所示。初始化Stack RAM初始化HAL层驱动开始关中断OSAL任务轮循主循环分配64位长地址事件发生读取NVITEMSNY初始化OSAL 中断优先级开中断调用事件处理程序初始化NV FALSH设置TIMERNY事件结束？初始化MAC层在LCD上显示图4-2 Z-Stack 程序流程图4.3 Z-Stack开发流程 从官网下载的协议栈本已经放在了库文件中，是通过文件main函数存在Zmain函数中，程序的运行都是从main函数开始的，main函数实现的功能有：初始化硬件、初始化网络、初始化任务列表、进入任务处理循环。8顺利完成上述初始
37、化以后，开始运行OSAL系统。OSAL是Z-Stack协议栈的核心，Z-Stack协议栈的所有子系统都作为OSAL的一个任务，因此开发应用层的时候，通过创建OSAL任务来运行应用程序。创建OSAL任务的时候分为两步：一是进行任务初始化，二是处理任务事件。9应用层的程序编写是根据系统需要不同的功能来写的，本系统只需要采集温湿度，使用的传感器是DHT11，所以应用层包括点对点通信程序、DHT11温湿度传感器程序、OSAL系统函数。104.3.1点对点通信程序编写其中点对点通信程序包括数据的发送、数据的接收以及通过串口把数据传输到电脑上。11流程图如图4-2所示。初始化开始发送数据接收数据串口传输到
38、PC图4-3 点对点通信流程图4.3.2 DHT11温湿度传感器程序编写这个部分就是最普通的51单片机的温湿度传感器的编写，相对较为容易。流程图如图4-4所示。开始端口初始化DHT11启动读取成功？数据写入 否 是图4-4 DHT11温湿度传感器流程图第五章系统的测试和总结5.1 测试内容 本系统为无线传感器网络，采用的是星型网络，网络由1个协调器跟4个传感器节点构成。先测试硬件：电源模块，传感器节点，协调器。再测试传感器节点跟协调器的通信情况，传感器节点采集的温湿度是否精确，协调器跟PC机的串口通信是否正常。5.2 各个模块功能测试5.2.1协调器电源模块的测试把所有元器件都焊接在电路板以后
39、，耐心检查是否有短路，虚焊等小问题。检查整块电路板无问题后，检测系统电源是否正常，本系统电源是将电池4.5V电压降压到3.3V，再通过滤波即可。通电，居然电源指示灯不亮。快速关闭电源，查看原因，原来是USB接口输出的+5V跟GND接反，修改电路后再试，用万用表电压档测试，正常。5.2.2协调器LCD12864显示模块的测试在把程序烧录进去以后，发现LCD12864是白屏，按下复位键后黑屏，放开还是白屏。细心检测CC2530的I/O口接到LCD的每一条线，没有发现短路跟短路现象，说明硬件没有问题。接下来查看软件，慢慢阅读每一句程序，发现原来是LCD.h文件没有替换，替换之后，重新下载程序到CC2
40、530,LCD12864显示正常。5.2.3传感器节点电源测试传感器节点包含有CC2530RF射频模块、电源模块、传感器模块。由于传感器节点没有显示模块，并不能知道CC2530是否采集到了传感器的数据，所以传感器模块在测试完电源模块后就算完工了。还好，这部分一切顺利，电源没有问题。5.2.4传感器节点跟协调器通信测试这一部分的测试是本系统的核心部分，测试内容包括通信距离和温湿度的精度。由于四个传感器节点都是一个模板做出来的，性能指数应该一致，故测试通信距离的时候只需要测一个传感器节点跟协调器的通信距离，当然最关键的是二者之间是否能正常通信。12测试时，把协调器跟传感器节点都接通电源，但是协调器
41、迟迟未收到信息。多次复位以后终于收到信息，但是收到的温湿度显示都是0。此传感器原来用at89s52单片机使用过，能采集到温湿度数据。但是移植到CC2530上面就没有数据了，这个问题一时真的不知道怎么解决。最后求助了一个已经毕业的师兄，最后他指出了问题所在。是因为CC2530的晶振是32M，而原来用的at89s52使用的是12M晶振，二者不同步，而对于相同时序的程序，当然不能读取出传感器的数据。修改好程序以后，最终读取数据成功。接下来测试温湿度的精度。数据如表5-1所示表5-1 2014年3月1日所测的实际温湿度数据温湿度数据时间8:0010:0012:0014:0016:00传感器节点112
42、39%14 38%17 38%18 38%15 38%传感器节点211 40%14 39%17 37%19 37%15 37%传感器节点311 39%13 37%16 38%18 38%15 38%传感器节点412 40%14 38%17 38%18 38%15 38%气象台数据11 44%15 43%19 42%21 38%16 38%由上图可以看出，同一时间，各个传感器节点所测的温湿度基本相近，但是跟实际气象台数据有一些出入，特别是在12:00跟14:00，这两个时刻。如果硬件不能做出补偿，必须用软件进行补偿。根据以上的所采集的数据，通过简单计算，并进行软件补偿，最后达到预期效果，跟实际的
43、温度相差不大。数据如表5-2所示。表5-2 2014年3月4日所测的实际温湿度数据温湿度数据时间8:0010:0012:0014:0016:00传感器节点111 43%14 41%19 38%23 39%16 38%传感器节点211 43%14 41%19 37%23 37%16 37%传感器节点311 43%13 42%20 38%22 38%16 38%传感器节点412 45%14 42%19 38%22 39%16 39%气象台数据11 44%14 42%19 39%21 38%16 37%接下来测试传输距离，根据两种情况进行测试，第一种是没有加外置天线；第二种是加外置天线。测试结果见表
44、5-3所示表5-3 通信距离测试结果测试距离小于1M10M100M200M400M无外置天线正常正常不正常不正常不正常有外置天线正常正常正常正常正常由上面测试结果而知，在没有加外置天线的情况下，通信距离非常有限；在装上外置天线以后，在空旷的地方通信的距离基本能达到本系统的要求。这一部分的测试基本完成，所测试内容温湿度的精确度、通信距离基本能达到本设计的要求。5.2.5串口上位机通信测试串口芯片的功能就是实现单片机跟上位机的通信，本节主要是测试协调器是否能与上位机正常通信。在刚做本设计的时候就已经写过代码，测试过串口通信，问题不大，就是数据有点乱码，经修改波特率和一些初始化的配置后就正常通信了，所以在这个测试部分显得非常顺利了。经过简单的调试基本上可以实现设计的要求，数据能够稳定、正常的接收并在上位机上显示出来。13 5.2.6系统的整体在完成所有模块的测试后，整体测试也非常顺利。传感器节点能够正常的采集到温湿度，并且能够正常的把采集到的温湿度发送到协调器去，协调器能正常接收到各个传感器节点的数据，并且能稳定、正常显示和发送到上位机。 5.3测试总结经过测试和不断修改程序后，本系统基本能达到本设计的要求。然而设计中还存在一些不足，经过努力修改后还没有完全达到
