1、基于 STM32 与 CC2420 的无线温度采集系统的方案通过无线温度传感器的单片微处理器控制将被测设备温度转换成数字信号，再通过无线发射接收模块传递至无线温度显示仪，微处理器将采集到的温度信息，通过存储芯片送 LCD 显示器显示，连 485 通讯模块上传到上位机，上位管理单元可接入自动化管理系统或直接将数据远传至局中心。无线温度传感器主要由传感器模块、MSP430F149 模块、CC2420 收发模块、温度传感器DS18B20 组成。本设计采用 2 节 5 号 AA 电池供电。MSP430F149 模块 MSP430F149 模块，即 MCU 模块，采用 TI 公司的 MSP430F149
2、。TI 公司的MSP430 系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器，能够在低电压下以超低功耗状态工作；其控制器具有强大的处理能力和丰富的片内外设；带 FLASH 存储器的单片机还可以方便高效地进行在线仿真和编程。MSP430F149 是MSP430X1XX 系列中功能最强的单片机，而且 MSP430F149 的运行环境温度范围为-40+85，可以适应各种恶劣的环境。 CC2420 收发模块 CC2420 是 Chipcon 公司推出的首款符合 2.4GHz IEEE 802.15.4 标准的射频收发器。该器件是第一款适用于 Zigbee 产品的 RF 器件。它基于 Chipcon 公司的 S
3、martRF03 技术，以 0.18m CMOS 工艺制成，只需极少外部元器件，性能稳定且功耗极低。CC2420 的选择性和敏感性指数超过了 IEEE 802.15.4 标准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性。利用此芯片开发的无线通信设备支持数据传输率高达 250Kb/s，可以实现多点对多点的快速组网。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三个部分。芯片本振信号既可由外部有源晶体提供，也可由内部电路提供。由内部电路提供时需外加晶体振荡器和两个负载电容，电容的大小取决于晶体的频率及输入容抗等参数。CC2420 收发模块的外围电路如图所示。传感器温度传感器 DS
4、18B20 是一种新型数字温度传感器，外部电路非常简单，使用一线总线接口。其测量范围为-55125，在-1085之间的测量精度为0.5，分辨率最大可以设计为 12 位，测量数据准确可靠。 无线温度显示仪主要由微处理器电路、CC2420 收发模块、存储模块、系统电源、键盘显示模块、接口电路组成。 微处理器电路微处理器电路采用意法半导体之 ST 的 STM32F103RB 芯片*（72MHz，128KB Flash，20KB SRAM，2SPI,2I2C,USB，CAN，PWM，2ADC，3USART，3 个 16 位定时器8 位/16 位单片机的终结者） ，STM32 系列产品得益于 Corte
5、x-M3 在架构上进行的多项改进，包括提升性能的同时又提高了代码密度的 Thumb-2指令集，大幅度提高的中断响应，而且所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。具有片内 128KB 的程序存储器(Flash)、20KB 的数据存储器(SRAM)和 4KB 的 EEPROM，有 2 个 2ADC 通道、3 个 16 位硬件定时/计数器、看门狗定时器和片上振荡器、JTAG、UART、SPI、I2C 总线等接口。存储模块暂存自己采集的或需要转发的其他节点采集来的数据。本设计选用 512KB串行 FLASHAT45DB041 存储数据。与普通的数据存储器相比，该芯片具有功耗低、体积小、串行接口、外部电
6、路简单等特点。系统电源本系统需要两种电源，电压为 5V 和 3.3V。其中，RTL8019AS 网卡芯片和模数转换电路均采用 5V 电源供电。电源管理芯片采用 AD 公司的 ADP3338-3.3，SOT-223 封装。键盘和显示模块显示模块采用 OCMJ48，它是 12864 点阵液晶模块。该模块内含GB2312 1616 点阵国际一级简体汉字和 ASCII88（半高）及 816（全高）点英文字库，用户输入区位码或 ASCII 码即可实现文本显示。测温仪面板上设置有 2 个手动键，1 个功能键，1 个确认键，以完成设置和显示。接口电路组成以太网扩展接口。台湾 Realtek 公司生产的 RT
7、L8019AS 以太网接口芯片可以让嵌入式控制器具有通用计算机的网络接口。RS-232 串行接口设计。RS-232-C 并未定义连接器的物理特性，因此存在DB-25， DB-15 和 DB-9 等多种类型的连接器。DSP 为了同现场智能仪表的串口相连，我们用 MAXIM 公司的 MAX3111 来完成 EIA 到 TTL 电路之间的电平和逻辑关系的转换。微处理器电路 对于无线通信网络来说，天线起着举足轻重的作用。天线的选择和设置会直接影响整个无线通信网络的运行质量。本节点射频芯片 CC2420 可以使用金属倒 F 型 PCB 引线天线和单极天线两种设计方案。PCB 引线天线是印制在电路板上的导线，通过它来感应空中电波，接收信息。PCB 天线的形状、尺寸应严格按照数据手册设计。近几年，随着计算机成本的下降和微处理器体积的缩小，无线传感器网络越来越受到人们重视。本设计是笔者在归纳国内外无线传感器网络研究成果的基础上，设计的低功耗、低成本、实用型无线传感器网络节点。节点采用了独立可选的充电模块、LCD 状态显示模块和丰富的对外接口，具有较强的实用性，可在多种环境中工作，按多种需要进行配置完成系统功能，并且在成本、功耗、灵活性等方面具有较明显的优势。
