无线传感器监测数据采集实验

姓名：谭芳亮班级：通信〔1〕班实验1：无线传感器监测数据采集实验【实验目标】在无线传感器节点的单片机驱动代码的根底上，编写传感器数据采集程序，实现对温湿度传感器的数据采集和计算。【实验设备】类别名称所需数量〔每组〕物联网设备ZIGBEE无线空气温湿度传感器1个【实验要求】〔1〕熟悉温湿度传感器工作原理；〔2)熟悉温湿度传感器接口协议；〔3〕编写温湿度传感器接口代码；〔4〕实现温湿度传感器的数据采集和计算，并验证采集结果的正确性。【实验原理】1、开发环境所需软件JDK,Precision32IDE,MDK，J-link驱动(见理工学校实验/tool).图1-1所需要的软件2、MDK的安装与注册学过51的同学对MDK都不是太陌生，sim32也是用MDK编译代码。MDK对不同的内核有不同的版本，这里用的是keilforARM4.7双击MDK进行安装，安装过程需要填写一些信息，这些可以随便填写，相信学过51单片机的同学都知道。一直点击next直到安装完成。MDK没注册代码长度有2K的限制，代码过大会报错，因此需要注册。右击MDK快捷方式图标，点击以管理员身份运行。点击file->licensemanger...，翻开注册机，将CID复制到注册机里，选择ARM版本，生成注册码，将注册面复制到licenseManagement中，点击AddLIC按钮，完成注册。具体过程见DOC/MDK的安装激活与使用。3、将SIM32官方库复制到在C盘根目录下。〔工程里的库文件用的是绝对路径〕。4、MDK的工程管理〔向工程里面添加文件〕在这里大家也许会有疑问，怎么用MDK建立工程，用MDK建立过程，设置项比拟多。容易出错，因此不建议用MDK建立工程，SIM官方提供的有Precision32IDE可以建立MDK工程，IAR工程，不过安装IDE之前需要安装JDK，配置环境变量。IDE安装之后，需要用邮箱注册，过程比拟繁琐，因此不建议大家使用。有兴趣的同学可以参考DOC/IDE的安装。我们使用建立好的工程模版，只用在使用时向工程里面添加文件即可。添加文件有两种方法。方法一：点击工具栏工程管理图标进入工程管理如图图1-2MDK工程管理方法二：在MDK主页面左边project窗口工程名上右击，点击AddGroup，添加组。在组上右击添加文件。在文件名上右击选择删除问价。5、MDK的工程设置在工程模板根本上把工程的常用设置项已经设置好了。在使用过程中只用改动少许设置。Output设置在CreateHEXFile前面打勾〔hex文件是烧写向单片机烧写的文件〕图1-3output设置C/C++点击IncludePath行尾的小按钮，点击图中的新建，点击行尾的小按钮，将新参加工程中的文件的头文件路径包含里面。〔编译器根据这个路径找到要包含的*.h文件路径，不加进去，不能顺利编译，会报错〕。图1-4c/c++设置Debug设置〔用J-link把节点和电脑相连，给节点上电〕如下图。传感器和网关全部用的是J-link转SW〕图1-5Debug设置Utilities设置如图。图1-6Utilities设置6、J-link转SWD的制作图1-7是J-Link和SWD的示意图，用杜邦线把相应的引脚连接。图1-7J-link转SWD7、通用IO口输入输出控制通用IO口实验通常是单片机的第一个实验这里简单介绍几个函数单片机IO设置为上拉输出函数SI32_PBSTD_A_set_pins_push_pull_output(SI32_PBSTD_1,0x0020)参数解释，SI32_PBSTD_1代表的是P1端口0x0020代表的是第5个引脚。0x0020写成二进制是0000000000100000，第5位是1，因此表示的是第5个引脚。单片机IO输出高电平SI32_PBSTD_A_write_pins_high(SI32_PBSTD_1,0x0020)单片机IO输出低电平SI32_PBSTD_A_write_pins_low(SI32_PBSTD_1,0x0020)单片机IO设置为输入SI32_PBSTD_A_set_pins_digital_input(SI32_PBSTD_1,0x0010)读取引脚电平SI32_PBSTD_A_read_pin(SI32_PBSTD_1,2)参数解释2表示的是第二个引脚，这里的定义和上面不一样，在使用时要注意。8、温湿度传感器和单片机的接口温湿度传感器和单片机采用的是类似IIC的串行通信，和单片机相连如图1-8所示VDD和GND是传感器供电引脚。SCK是时钟引脚，在通信这个过程中，SCK信号都是有单片机控制的。DATA是数据线，和单片机IO口相连。用于向传感器发送指令和从单片机读走数据。数据在时钟的上升沿生效在时钟是高电平时保持不变。在时钟是低电平时准备数据。接口如下图。图1-8温湿度接口图1-9开始信号单片机先向传感器发送开始命令，然后开始通信，开始命令时序图如下图。在SCK高电平时，将数据线拉低，在下一个时钟高电平期间，将数据线拉高。开始信号发送完毕。再开始信号后是命令信号，命令信号包含3位地址位〔只支持000〕和5位命令位组成。传感器在接收到1byte数据时〔即第八个时钟下降沿〕将数据线拉低，表示数据正确接收。在九个下降沿被释放。命令如下表。单片机在发送完命令信号后，等待温湿度传感器测量完成。传感器在转换完成后将数据线拉低。单片机产生时钟信号，从温湿度传感器读数据。数据包含2bytes的测量结果和1bytes的校验。单片机在收到每字节数据都要将数据线拉低给出应答信号。数据高位在前，低位在后。传感器在测量结束和通信完毕后自动进入休眠。具体操作见数据手册。时序图如图1-10所示。图1-10传感器工作时序图计算公式温度计算公式：湿度计算公式：【实验步骤】1、建立开发工程；用MDK翻开工程模板。把similar_i2C.c和similar_i2C.h参加到工程。将similar_i2c文件夹拷贝到工程模板目录中。添加过程见前面工程管理在工程设置里面将头文件路径参加。调用similar_i2C.c中函数，编写温度采集和湿度采集代码在工程模板根目录下建立sht1xx_sensor,在里面新建sht1xx.c和sht1xx.h空文件，将c参加到工程，将h文件参加到工程设置中编写c文件。将c函数中可以被调用的函数在h文件中声明。代码见例程。数据采集流程图：开启传感器式开始调用温、湿度采集函数延时式计算温度、开启传感器式开始调用温、湿度采集函数延时式计算温度、湿度值式写写存放器，设置精度重新开启传感器重新开启传感器式设置存放设置存放器温〔湿〕度测量模式循环循环式延时延时式读存放读存放器，并转换成对应精度的测量值式温度采集：floatSHT15_temp_samp(){ uint8_ttemp_data[3]; floattemp=0; simliar_i2c_transstart();//开启传感器 similar_i2c_write_byte(0x06); //设置存放器写模式 similar_i2c_write_byte(0x01);//写存放器，设置精度8bitRH/12bitTemp simliar_i2c_transstart();//开启传感器 similar_i2c_write_byte(0x03); //设置写存放器温度测量模式 SIMILAR_I2C_DATA_IN; delay_us(100000); //延时 SIMILAR_I2C_DATA_OUT; temp_data[0]=similar_i2c_read_byte(SIMILAR_I2C_ACK);//读第一个字节〔高位〕 temp_data[1]=similar_i2c_read_byte(SIMILAR_I2C_ACK);//读第二个字节〔低位〕 temp_data[2]=similar_i2c_read_byte(SIMILAR_I2C_NOACK); //读校验码 temp=temp_data[0]*256+temp_data[1]; //12位温度测量值 returntemp;}湿度测量：floatSHT15_rh_samp(){ uint8_tRH_data[3]; floatrh=0; simliar_i2c_transstart();//开启传感器 similar_i2c_write_byte(0x06); //设置存放器写模式 similar_i2c_write_byte(0x00);//写存放器，设置精度12bitRH/14bitTemp simliar_i2c_transstart();//开启传感器 similar_i2c_write_byte(0x05); //设置写存放器湿度测量模式 SIMILAR_I2C_DATA_IN; delay_us(100000); //延时 SIMILAR_I2C_DATA_OUT; RH_data[0]=similar_i2c_read_byte(SIMILAR_I2C_ACK);//读第一个字节〔高位〕 RH_data[1]=similar_i2c_read_byte(SIMILAR_I2C_ACK);//读第二个字节〔低位〕 RH_data[2]=similar_i2c_read_byte(SIMILAR_I2C_NOACK);//读校验码 rh=RH_data[0]*256+RH_data[1]; //12位湿度测量值 returnrh;}编写main()调用温度采集和湿度采集函数,并对原始数据进行处理。temp_value=SHT15_temp_samp();//调用温度采集函数g_temp=-39.7+0.04*temp_value;//计算温度值 rh_value=SHT15_rh_samp();//调用湿度采集函数g_rh=-4+0.0405*rh_value+rh_value*rh_value*(-2.8)/1000000+(g_temp-25)*(0.01+0.00008*rh_value);//计算湿度值5、将翻开调试界面，调试程序，读取温度和湿度的数值，并用手按压传感器改变温度看温度数值的变化。向传感器慢慢吹气，看湿度的变化。并在表格里记录。第一次第二次第三次第四次第五次温度原始值0X05D10X