数学执本与率用
自组织树形无线测温系统设计
鄂磊
(嘉应学院电子信息工程学院广东梅州514015)
通信技术
摘要：通过设计低成本无线通讯网络，其中采集点由一个18B20测温电路,STC12LE56S2单片机系统和NFR24L01无线通试电路组成。上住机通过惑控制发寻找网络命令，远距采集点通过近距采集点实现数据跳转，将测温信息传达到主机，实现大面积分布无线测温系统。该系统与传统的单总线测温系统相比,数据信号不易受线露传输过程的干扰,采集点容易安装与拆即,测温地点自由，且成本低
关键词：树形结构无线网络温度传感中图分类号：TN911.3
文献标识码：A
文章编号:1007-9416(2014)06-0045-01
现代办公场所中央空调使用目益广泛，为满足中央空调的温度控制，常需要对各个送风点做温度检测。传统的中央空调测温系统多采用单总线式测温系统，安装过程需要施工人员布线铺设，存在安装难，维护难，成本高的缺点，为此设计一种结构简单，成本低，安装及维护容易的温度传感网络。研究了一种能自由添加新节点，数据传输自由的自组织无线测温网络。并对其自组织能力，数据传输速度，抗干扰能力，进行了深入研究。后期为降低成本，减少电量消
耗，设计了无线测湿采集点，并研究了采集点的功耗与性能。 1自组织网络设计
和其他通讯网络不同，在无线测温系统中，考虑房间与房闻的距离大小和通讯功耗，通讯距离不宜过大。而中央空调的覆盖面积往往比较大，房间多，距离小。在不同的楼宇之间，楼房架构往往不同，测温网络必须具备自组织能力才能适应分布式测温的要求。
1.1网络拓扑结构
常见的网络拓扑机构包括星型结构，环型结构、总线型结构、树型结构等，其中树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方使，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。树状拓扑的优点是：易于扩展，易于隔离故障。为考虑总机与节点之间的最短距离，通免数据再节点间反复流审，消耗节点能量。综合考虑采用树型结构。
1.2通信协议设计
总机为树根结点，每往下分支一次为下级节点。一级节点与总机可直接通讯，二级节点需要一级节点传递，三级节点需要二级节点传递，依次类推，未端为叶节点。在网络没建立起来，所有节点均处于待命状态，等待接受来自总机或者上级的搜寻。每次初始自组织，均由总机发布搜寻命令开始。在与上级节点的通讯后，节点确认自身等级，并返回确认在设定的上级搜寻时间结束后，开始自已的
下级节点的搜寻。一级一级传递搜寻，直到全部节点被搜寻。 2硬件设计
树形网络温度节点有供电电路，温度传感器电路，主控电路及其无线数传模块组成。
2.1主控电路
本设计采用STC公司STC12LE60S2作为主控芯片，其特点是功耗低，编程简单，由品振电路，电源滤波电路，按键电路，指示LED组成。
2.2供电电路
供电电温度检测节点采用由市面上常见的9V6F22型电池供电，通过供电电路稳压，供电给主控芯片和无线数传电路。本设计采用AMS1117-3.0"稳压IC组成稳压电源，其设计电路外围元件极少，电路输出电压稳定，且价格便宜，相比其他三段稳压IC方案，体积更小。
2.3温度传感器电路
温度传感器采用数字温度芯片DS18B20测量温度，输出信号全数字化，采用单总线的数据传输，可直接输出温度的数字信号，其电路有稳定可靠，外围电路简单等特点，其设计电路。
2.4无线通信电路
nRF24L01无线数传模块。该模块符合2.4Ghz全球开放ISM频段免许可证使用，最高工作速率2Mbps，高效GFSK叫调制，抗干扰能力强，特适合工业控制场合，该模块通过SPI协议和单片机通信，可软件设地址，只有收到本机地址时才会输出数据，最多能一次传输 32位的数据包，可直接接各种单片机使用，软件编程方使。一般无线传输距离在50m以上，适用于双向高速传输数据且传输数据量大的
场合。该模块的工作电压是1.9~3.6V。 3软件设计
软件设计主要包括主机与节点以及节点之间的通信软件设计和上位机软件设计。
3.1通信软件设计
网络一开始各节点处于游离状态，由主机发起搜寻，对其进行搜索和组织。等待节点形成网络后，主机再发送工作命令，节点开始工作，有序通过形成的网络将数据传递给总机，主机再传递给上位机。节点在工作的时模，数据需要通过层层节点递交才能给到主机。节点工作时，需要主机发送工作命令才能开始工作，通过上级节点下发该命令，从面保证上级节点比下级节点早工作，上级能及时传递下级的数据。
3.2上位机软件设计
上位机设计采用VisualBasic语言，通过申口与节点通讯，从而实现采集数据的保存，通过控件来实现数据的存储和显示。上位机软件通过串口读取到数据后，根据其中的信息的结构，自动分类到对应节点的显示模块上，实现数据的显示。并且将数据保存到
TXT文档中。 4系统测试
由于节点需要将信息通过无线模块发射，层层传递给上位机，无线模块的通讯距离决定了整个系统的工作范图，故需要对其双机通讯距离进行测试，距离测试从8m到14m之间每间隔1m进行了测试，测试结果表明随着距离的增加，节点的间的通讯开始变坏，全部通讯节点均能达到12M的通讯距离，大部分节点能达到13M通讯距离，少部分达到14M通讯距离，节点闻通讯距离较为平均，性能稳定。参考文献
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作者简介：鄂磊(1983一),男，讲师，颈士研究生，主要研究方向：嵌入式与网络通信
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