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基于CC2430和DS18B20的无线测温系统设计
发布时间:2018-03-24 阅读：次 [打印文章] [关闭窗口]- 目前，很多场合的测温系统采用的还是有线测温设备，由温度传感器、分线器、测温机和监控机等组成，各部件之间采用电缆连接进行数据传输。这种系统布线复杂、维护困难、成本高，可采用无线方案解决这些问题。无线测温系统是一种集温度信号采集、大容量存储、无线射频发送、LED（或LCD）动态显示、控制与通信等功能于一体的新型系统。
本文从低功耗、小体积、使用简单等方面考虑，基于射频SoCCC2430和数字温度传感器DS18B20设计了一个无线测温系统，整个系统由多个无线节点和1个基站组成。无线节点工作在各个测温地点，进行温度数据采集和无线发送。基站与多个节点进行无线通信，并通过数码管将数据显示出来，同时可以通过RS-232串口将数据发送给PC。
CC2430简介
CC2430是TI/ChipconAs公司最新推出的符合2.4GIEEE802.15.4标准的射频收发器.利用此芯片开发的无线通信设备支持数据传输率高达250kbit/s可以实现多点对多点的快速组网。CC2430的主要性能参数如下：
(1)工作一体成型电感器频带范围：2.400～2.4835GHz； (2)采用IEEE802.15.4规范要求的直接序列扩频方式；
(3)数据速率达250kbit/s码片速率达2MChip/s；
(4)采用o-QPSK调制方式；
(5)超低电流消耗（RX:19.7mA,TX:17.4mA）高接收灵敏度（-99dBm）；
(6)抗邻频道干扰能力强(39dB)； 插件电感
(7)内部集成有VCO、LNA、PA以及电源整流器 采用低电压供电(2.1～3.6V)；
(8)输出功率编程可控；
(9)IEEE802.15.4ＭＡＣ层硬件可支持自动帧格式生成、同步插入与检测、16bitCRC校验、电源检测、完全自动MAC层安全保护(CTR,CBC－MAC,CCM)；
(10)与控制微处理器的接口配置容易(4总线SPI接口)；
(11)采用QLP-48封装，外形尺寸只有７×７ｍｍ。CC2430只需要极少的外围元器件，其典大电流电感型应用电路如图２所示。它的外围电路包括晶振时钟电路、射频输入／输出匹配电路和微控制器接口电路3个部分。
芯片本振信号既可由外部有源晶体提供，有晶振1为基于CC2430芯片的ZigBee在智能交通系统中的应用32MHz,晶振2为32.768kHz。射频输入／输出匹配电路主要用来匹配芯片的输入输出阻抗，使其输入输出阻抗为60Ω，同时为芯片内部的PA及LNA提供直流偏置。
CC2430可以通过4线SPI总线(SI、SO、SCLK、CSn)设置芯片的工作模式 并实现读／写缓存数据 读／写状态寄存器等。通过控制FIFO和FIFOP管脚接口的状态可设置发射／接收缓存器。注意：在SPI总接口上进行的地址和数据传输大多是MSB优先的。
CC2420片内有33个16比特状态设置寄存器,在每个寄存器的读／写周期中,SI总线上共有24比特数据,分别为:1比特RAM／寄存器选择位(0:寄存器，1:RAM),1比特读／写控制位(0:写，1:读),6比特地址选择位、16比特数据位。在数据传输过程中CSn必须始终保持低电平。另外,通过CCA管脚状态的设置可以控制清除通道估计,通过SFD管脚状态的设置可以控制时钟／定时信息的输入。这些接口必须与微处理器的相应管脚相连来实现系统射频功能的控制与管理。CC2430先将要传输的数据流进行变换,每个字节被分组为两个符号,每个符号包括4个比特LSB优先传输。每个被分组的符号用32码片的伪随机序列表示,共有16个不同的32码片伪随机序列。经过DSSS扩频变换后,码片速率达到2Mchips/s，此码片序列再经过O-QPSK调制,每个码片被调制为半个周期的正弦波。码片流通过I/Q通道交替传输,两通道延时为半个码片周期。
CC电感器厂家2430为IEEE802.15.4的数据帧格式提供硬件支持。其MAC层的帧格式为 头帧＋数据帧＋校验帧；PHY层的帧格式为,同步帧＋PHY头帧＋MAC帧,帧头序列的长度可以通过寄存器的设置来改变。可以采用16位CRC校验来提高数据传输的可靠性。发送或接收的数据帧被送入RAM中的128字节的缓存区进行相应的帧打包和拆包操作。
DS18B20概述
DS18B20是美国DALLAS公司的“单总线”数字温度传感器，它具有结构简单、体积小、功耗低、无须外接元件、用户可自行设定预警上下限温度等特点。“单总线”结构独特而且经济，采用一根I/O数据线既可供电又可传输数据，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
3引脚封装的DS18B20形如一只三极管，其内部结构如图2所示。主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非易失性的温度报警触发器和配置寄存器。此外，还有电源检测模块、存储和控制逻辑器、中间结果缓大电流电感器存器和8位循环冗余校验码（CRC）发生器。我国印刷型科技核心期刊开放访问现状分析科技期刊的开放访问这种服务方式，迎合了近年来兴起的使研究论文经因特网向全社会免费开放的开放存取出版理念，这对研究成果的无障碍传播和广泛交流产生了积极影响。为此，笔者在
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