《无线传感网技术》实训内容课件 实训项目四：传感器节点

实训项目四基于CC2530网络实训任务1ZigBee星状网络实训1、【实训目的】（1）理解热释红外传感器的工作原理；（2）掌握单片机驱动热释红外传感器的方法。2、【实训设备】（1）装有IAR开发工具的PC机一台；（2）主板、核心板、下载器、热释红外感应节点等各一个。任务1ZigBee星状网络实训3、【实训要求】（1）编程要求：编写热释红外传感器的驱动程序；（2）实现功能：检测被检测区域是否有人存在；如果有人输出“someonenearby”；如果没人输出“nobodynearby”。（3）实训现象：将检测到的数据通过串口调试助手显示，观察有人与无人时的数据变化。热释红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。4、【实训原理】（1）热释红外传感器500BP500BP热释红外传感器人体辐射的红外线中心波长为9~10um，而探测元件的波长灵敏度在5~14um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，主要由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇和烘干机等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。（2）传感信号处理器BISS0001功能叙述CMOS数模混合专用集成电路。具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号与处理。双向鉴幅器，可有效抑制干扰。内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调解范围宽。内置参考电压。工作电压范围2V~6V采用16脚DIP和SOP封装。用于多种传感器和延时控制器。各引脚的定义和功能如下：11脚VDD—工作电源正端。范围为3~5V。7脚Vss—工作电源负端。一般接0V。10脚IB—运算放大器偏置电流设置端。经RB接VSS端，RB取值为1M左右。15脚1IN-—第一级运放放大器的反相输入端。14脚1IN+—第一级运放放大器的同相输入端。16脚1OUT—第一级运算放大器的输出端。13脚2IN-—第二级运算放大器的反相输出端。12脚2OUT—第二级运算放大器的输出端。8脚VRF—参考电压及复位输入端，一般接VDD。接“0”时可使定时器复位。1脚A—可重复触发和不可重复触发控制端。当A=“1”时，允许重复触发，当A=“0”时，不可重复触发。2脚Vo—控制信号输出端。3脚RR1、4脚RC1—输出延迟时间Tx的调节端。Tx≈49152R1C1。6脚RR2、5脚RC2—触发封销时间Ti的调节端。Tx≈24R2C2。

普通人体会发射9-10um特定波长红外线，用专门设计的传感器(如500Bp)就可以针对性的检测这种红外线的存在与否，当人体红外线照射到传感器上后，因热释电效应将向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生控制信号。这种专门设计的探头只对波长为9-10μm红外辐射敏感，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。（3）热释红外传感器工作原理探头内包含两个互相串联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。如下图所示。本实训所使用的热释红外传感器输出信号为高低电平。当检测到人时输出高电平；当检测到没人时输出低电平。

123BISS00015、【硬件连接】电路连接如图所示。热释红外传感器电路连接图图中J95为传感器模组与CC2530单片机的P1.0口相连，传感器的工作电压规定为5V，C26为滤波电容，单片机从传感器的2引脚进行电压采样。C102J110J956、【程序流程图】热释红外传感器驱动程序流程图如右图所示。7、【任务实施】（1）按下图完成硬件连接（传感器工作电压选择5V）（2）新建一个工程；（3）新建一个C语言文件；（4）根据驱动流程图编写相应的驱动程序；（5）将C语言文件添加到工程中；（6）下载调试程序，观察现象。热释红外传感器可用于检测被检测区域是否有人，当有人时，检测结果显示“someonenearby”，当无人时，检测结果显示“nobodynearby”。实训项目四基于CC2530网络实训任务2气体传感器数据通信实训1、【实训目的】（1）理解热释红外传感器的工作原理；（2）掌握单片机驱动热释红外传感器的方法。2、【实训设备】（1）装有IAR开发工具的PC机一台；（2）主板、核心板、下载器、热释红外感应节点等各一个。任务2气体传感器数据通信实训3、【实训要求】（1）编程要求：编写热释红外传感器的驱动程序；（2）实现功能：检测被检测区域是否有人存在；如果有人输出“someonenearby”；如果没人输出“nobodynearby”。（3）实训现象：将检测到的数据通过串口调试助手显示，观察有人与无人时的数据变化。热释红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。4、【实训原理】（1）热释红外传感器500BP500BP热释红外传感器人体辐射的红外线中心波长为9~10um，而探测元件的波长灵敏度在5~14um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，主要由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇和烘干机等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。（2）传感信号处理器BISS0001功能叙述CMOS数模混合专用集成电路。具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号与处理。双向鉴幅器，可有效抑制干扰。内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调解范围宽。内置参考电压。工作电压范围2V~6V采用16脚DIP和SOP封装。用于多种传感器和延时控制器。各引脚的定义和功能如下：11脚VDD—工作电源正端。范围为3~5V。7脚Vss—工作电源负端。一般接0V。10脚IB—运算放大器偏置电流设置端。经RB接VSS端，RB取值为1M左右。15脚1IN-—第一级运放放大器的反相输入端。14脚1IN+—第一级运放放大器的同相输入端。16脚1OUT—第一级运算放大器的输出端。13脚2IN-—第二级运算放大器的反相输出端。12脚2OUT—第二级运算放大器的输出端。8脚VRF—参考电压及复位输入端，一般接VDD。接“0”时可使定时器复位。1脚A—可重复触发和不可重复触发控制端。当A=“1”时，允许重复触发，当A=“0”时，不可重复触发。2脚Vo—控制信号输出端。3脚RR1、4脚RC1—输出延迟时间Tx的调节端。Tx≈49152R1C1。6脚RR2、5脚RC2—触发封销时间Ti的调节端。Tx≈24R2C2。

普通人体会发射9-10um特定波长红外线，用专门设计的传感器(如500Bp)就可以针对性的检测这种红外线的存在与否，当人体红外线照射到传感器上后，因热释电效应将向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生控制信号。这种专门设计的探头只对波长为9-10μm红外辐射敏感，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。（3）热释红外传感器工作原理探头内包含两个互相串联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。如下图所示。本实训所使用的热释红外传感器输出信号为高低电平。当检测到人时输出高电平；当检测到没人时输出低电平。

123BISS00015、【硬件连接】电路连接如图所示。热释红外传感器电路连接图图中J95为传感器模组与CC2530单片机的P1.0口相连，传感器的工作电压规定为5V，C26为滤波电容，单片机从传感器的2引脚进行电压采样。C102J110J956、【程序流程图】热释红外传感器驱动程序流程图如右图所示。7、【任务实施】（1）按下图完成硬件连接（传感器工作电压选择5V）（2）新建一个工程；（3）新建一个C语言文件；（4）根据驱动流程图编写相应的驱动程序；（5）将C语言文件添加到工程中；（6）下载调试程序，观察现象。热释红外传感器可用于检测被检测区域是否有人，当有人时，检测结果显示“someonenearby”，当无人时，检测结果显示“nobodynearby”。实训项目三CC2530采集节点实训任务3热释红外传感器实训1、【实训目的】（1）理解热释红外传感器的工作原理；（2）掌握单片机驱动热释红外传感器的方法。2、【实训设备】（1）装有IAR开发工具的PC机一台；（2）主板、核心板、下载器、热释红外感应节点等各一个。任务3热释红外传感器实训3、【实训要求】（1）编程要求：编写热释红外传感器的驱动程序；（2）实现功能：检测被检测区域是否有人存在；如果有人输出“someonenearby”；如果没人输出“nobodynearby”。（3）实训现象：将检测到的数据通过串口调试助手显示，观察有人与无人时的数据变化。热释红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学系统的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。4、【实训原理】（1）热释红外传感器500BP500BP热释红外传感器人体辐射的红外线中心波长为9~10um，而探测元件的波长灵敏度在5~14um范围内几乎稳定不变。在传感器顶端开设了一个装有滤光镜片的窗口，这个滤光片可通过光的波长范围为7~10um，正好适合于人体红外辐射的探测，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用作探测人体辐射的红外线传感器。BISS0001是一款具有较高性能的传感信号处理集成电路，主要由运算放大器、电压比较器和状态控制器、延迟时间定时器、封锁时间定时器及参考电压源等构成的数模混合专用集成电路。它配以热释电红外传感器和少量外接元器件构成被动式的热释电红外开关。它能自动快速开启各类白炽灯、荧光灯、蜂鸣器、自动门、电风扇和烘干机等装置，特别适用于企业、宾馆、商场、库房及家庭的过道等敏感区域，或用于安全区域的自动灯光、照明和报警系统。（2）传感信号处理器BISS0001功能叙述CMOS数模混合专用集成电路。具有独立的高输入阻抗运算放大器，可与多种传感器匹配，进行信号与处理。双向鉴幅器，可有效抑制干扰。内设延迟时间定时器和封锁时间定时器，结构新颖，稳定可靠，调解范围宽。内置参考电压。工作电压范围2V~6V采用16脚DIP和SOP封装。用于多种传感器和延时控制器。各引脚的定义和功能如下：11脚VDD—工作电源正端。范围为3~5V。7脚Vss—工作电源负端。一般接0V。10脚IB—运算放大器偏置电流设置端。经RB接VSS端，RB取值为1M左右。15脚1IN-—第一级运放放大器的反相输入端。14脚1IN+—第一级运放放大器的同相输入端。16脚1OUT—第一级运算放大器的输出端。13脚2IN-—第二级运算放大器的反相输出端。12脚2OUT—第二级运算放大器的输出端。8脚VRF—参考电压及复位输入端，一般接VDD。接“0”时可使定时器复位。1脚A—可重复触发和不可重复触发控制端。当A=“1”时，允许重复触发，当A=“0”时，不可重复触发。2脚Vo—控制信号输出端。3脚RR1、4脚RC1—输出延迟时间Tx的调节端。Tx≈49152R1C1。6脚RR2、5脚RC2—触发封销时间Ti的调节端。Tx≈24R2C2。

普通人体会发射9-10um特定波长红外线，用专门设计的传感器(如500Bp)就可以针对性的检测这种红外线的存在与否，当人体红外线照射到传感器上后，因热释电效应将向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生控制信号。这种专门设计的探头只对波长为9-10μm红外辐射敏感，所以除人体以外的其他物体不会引发探头动作。（3）热释红外传感器工作原理探头内包含两个互相串联或并联的热释电元，而且制成的两个电极化方向正好相反，环境背景辐射对两个热释元件几乎具有相同的作用，使其产生释电效应相互抵消，于是探测器无信号输出。一旦人侵入探测区域内，人体红外辐射通过部分镜面聚焦，并被热释电元接收，但是两片热释电元接收到的热量不同，热释电也不同，不能抵消，于是输出检测信号。如下图所示。本实训所使用的热释红外传感器输出信号为高低电平。当检测到人时输出高电平；当检测到没人时输出低电平。

123BISS00015、【硬件连接】电路连接如图所示。热释红外传感器电路连接图图中J95为传感器模组与CC2530单片机的P1.0口相连，传感器的工作电压规定为5V，C26为滤波电容，单片机从传感器的2引脚进行电压采样。C102J110J956、【程序流程图】热释红外传感器驱动程序流程图如右图所示。7、【任务实施】（1）按下图完成硬件连接（传感器工作电压选择5V）（2）新建一个工程；（3）新建一个C语言文件；（4）根据驱动流程图编写相应的驱动程序；（5）将C语言文件添加到工程中；（6）下载调试程序，观察现象。热释红外传感器可用于检测被检测区域是否有人，当有人时，检测结果显示“someonenearby”，当无人时，检测结果显示“nobodynearby”。实训项目四基于CC2530网络实训任务4雨滴传感器数据通信实训1、【实训目的】（1）理解雨滴传感器的工作原理；（2）掌握单片机驱动雨滴外传感器的方法。2、【实训设备】（1）装有IAR开发工具的PC机一台；（2）主板、核心板、下载器等各一个。任务4雨滴传感器数据通信实训3、【实训要求】（1）编程要求：编写雨滴传感器的驱动程序；（2）实现功能：检测水滴并输出标志；（3）实训现象：将检测到的数据通过串口调试助手显示，观察有无水滴时的数据变化。4、【实训原