基于CC2530的溫度報警器的應用實現

岳彥名

摘 要：隨著時代的不斷進步，帶動著社會的不斷發展，單片機技術的出現，現已經滲透到我們生活、工作、教育、科研等各個領域，已然成為一種比較普遍的技術。在日常生活中，溫度和溫差對我們的生活都有非常大的影響。據此本文基于CC2530 芯片作處理器，使用DS18B20溫度傳感器采集外部環境數據并通過處理器進行比對分析，結合ZigBee 協議的無線網絡通信模塊傳輸數據，并通過蜂鳴器報警以達到溫度報警的應用效果。為相關設計方向者提供一個較好的實踐案例。

關鍵詞：單片機;ZigBee;溫度報警;DS18B20

1 主控制器模塊

本系統的核心是采用CC2530單片機實現和控制溫度報警功能以及認為設定額定數值進行數據比對。單片機具有其獨特的優點——簡單、方便、快速的控制。以本系統來看，其關鍵點在于能夠實現當溫度監測數據通過ZigBee組網傳輸數據，通過達到額定比值時開啟報警的功能。本實驗的核心CC2530 單片機結合了領先的RF 收發器的優良性能，業界標準的增強型8051 CPU，系統內可編程閃存，8-KB RAM 和許多其它強大的功能。CC2530 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。CC2530 具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統。運行模式之間的轉換時間短進一步確保了低能源消耗[1]。且該單片機售價低，擁有ZigBee協議棧，為本系統提供了良好的ZigBee組網連接解決方案。

2 溫度測量及比對模塊及報警模塊

2.1 溫度測量及比對

使用DS18820采集現實環境中的實際溫度，再將采集到的溫度信號輸出轉化為數字化，這一轉化使得單片機處理和控制這些信號將會變得非常方便，即可以省略很多傳統測溫方法的復雜的外圍電路，也可以省去很多不必要的麻煩的錯誤。該傳感器具有極其穩定的物理和化學性質，可用作工業測溫元件，并具有良好的線性形狀，其測量溫度的范圍為：-55℃——125℃，其中-10℃——85℃的精確度是±0.5℃[2]。并且DS18B20溫度傳感器具有單總線數據傳輸的特點，其測量的溫度也是通過單接口總線傳輸，這樣的傳輸方式不僅提高了系統的抗干擾能力，并且使其具有了面對各種環境的能力。我們使用CC2530單片機對其進行控制，且單片機CC2530軟件編程的開放度大，可自由編程實現多種算法以及邏輯控制，除此之外，CC2530單片機不僅能控制多個DS18B20模塊，還能加入ZigBee組網，并通過組網進行數據傳輸。

設置溫度比對的方法是通過代碼編寫方式，以CC2530單片機結合DS18B20溫度傳感器作為終端的方式加入組網，因此代碼的編寫在終端上設置額定值，當采集溫度值通過比對，若達到額定預設值時，報警，若沒有達到額定預設值，則繼續監測。

2.2報警模塊

為了簡化電路以及方便程序的調試，以蜂鳴器作為本系統的報警裝置。蜂鳴器由溫度傳感器控制，當溫度變化達到額定值時，蜂鳴器打開并開始報警。

3 ZigBee組網模塊

組建ZigBee網絡需要兩個步驟： 網絡初始化 ，節點加入網絡。其中節點加入網絡又包括兩個步驟：通過與協調器連接入網和通過已有父節點入網。ZigBee網絡中的節點主要包含三個：終端節點、路由器節點、協調器節點[3]。

（1）協調器節點：ZigBee協調器是網絡的核心節點，負責組建、維護和管理網絡，并通過串口實現各節點與上位機的數據傳遞;

（2）路由器節點：負責轉發數據資料包，進行數據的路由路徑尋找和路由維護，允許節點加入網絡并輔助其子節點通信;

（3）終端節點：終端節點可以直接與協調器節點相連，也可以通過路由器節點與協調器節點相連。

本設計通過ZigBee組網組建星型拓撲網絡，由一個網絡協調器和一個或多個終端設備節點組成，所有的終端設備與網絡協調器通信。系統通過網絡初始化和已有父節點直接加入網絡。

4 實驗與測試分析

4.1 實驗過程

本設計使用C語言進行整個系統的開發，其關鍵在于對組網各個節點的接入，以及溫度傳感器作為終端加入網絡，使溫度傳感器代碼接口具有終端節點特性，本設計使用兩臺CC2530單片機，一臺結合溫度傳感器以終端形式接入網絡，另一臺以協調器創建網絡。待網絡組建成功之后，將分別在炎熱，寒冷等各種模擬環境中進行實驗測試驗證。

4.2 實驗數據分析

對實驗數據進行記錄，分析發現。被測試環境在測試過程中通過實驗可知。溫度報警器具有靈敏，及時的測量效果，但同時還是存在一定的誤差。由于實驗環境簡陋，外界環境中存在的影響因子大大增加，如溫度傳感器不能精準的采集外界環境的溫度數值，網絡傳輸數據較慢等，但總體實驗測試結果正確率高達89.3%。通過實驗可知，基于CC2530溫度報警器表現效果良好，可以為相關設計方向的類似產品提供參考。

5 總結

本溫度報警器，通過CC2530單片機為核心實時檢測溫度傳感器DSl8820發出的數字信號，并對DSl8820獲得的數據信號進行處理，以達成溫度報警的效果。啟動后，則進行外部環境溫度監測以及到達額定比對數值時報警。本儀器的溫度檢測精度控制可在0.1℃以內，精確度極高。它還具有掉電保存功能，當系統意外斷電后，數據將自動保存在單片機內部EEPOM中，方便重新上電后的查詢。本設計結構簡單，調試方便，實驗結果可觀，可應用于預防火災發生的各種環境中。本設計是一個很好的實踐案例。

參考文獻：

[1] 百度百科， CC2530 [OL].

[2] 百度百科， DS18B20 [OL].

[3]謝艦鋒.物聯網下室內溫度智能控制系統優化設計[J].電子設計工程，2018，26（16）：67-71.