《無線傳感網(wǎng)技術(shù)》實訓(xùn)內(nèi)容課件 實訓(xùn)項目四：傳感器節(jié)點

實訓(xùn)項目四基于CC2530網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)任務(wù)1ZigBee星狀網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)1、【實訓(xùn)目的】（1）理解熱釋紅外傳感器的工作原理；（2）掌握單片機(jī)驅(qū)動熱釋紅外傳感器的方法。2、【實訓(xùn)設(shè)備】（1）裝有IAR開發(fā)工具的PC機(jī)一臺；（2）主板、核心板、下載器、熱釋紅外感應(yīng)節(jié)點等各一個。任務(wù)1ZigBee星狀網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)3、【實訓(xùn)要求】（1）編程要求：編寫熱釋紅外傳感器的驅(qū)動程序；（2）實現(xiàn)功能：檢測被檢測區(qū)域是否有人存在；如果有人輸出“someonenearby”；如果沒人輸出“nobodynearby”。（3）實訓(xùn)現(xiàn)象：將檢測到的數(shù)據(jù)通過串口調(diào)試助手顯示，觀察有人與無人時的數(shù)據(jù)變化。熱釋紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10~20米范圍內(nèi)人的行動。4、【實訓(xùn)原理】（1）熱釋紅外傳感器500BP500BP熱釋紅外傳感器人體輻射的紅外線中心波長為9~10um，而探測元件的波長靈敏度在5~14um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，主要由運(yùn)算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時間定時器、封鎖時間定時器及參考電壓源等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰Ｋ湟詿後岆娂t外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風(fēng)扇和烘干機(jī)等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。（2）傳感信號處理器BISS0001功能敘述CMOS數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰＞哂歇毩⒌母咻斎胱杩惯\(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號與處理。雙向鑒幅器，可有效抑制干擾。內(nèi)設(shè)延遲時間定時器和封鎖時間定時器，結(jié)構(gòu)新穎，穩(wěn)定可靠，調(diào)解范圍寬。內(nèi)置參考電壓。工作電壓范圍2V~6V采用16腳DIP和SOP封裝。用于多種傳感器和延時控制器。各引腳的定義和功能如下：11腳VDD—工作電源正端。范圍為3~5V。7腳Vss—工作電源負(fù)端。一般接0V。10腳IB—運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。經(jīng)RB接VSS端，RB取值為1M左右。15腳1IN-—第一級運(yùn)放放大器的反相輸入端。14腳1IN+—第一級運(yùn)放放大器的同相輸入端。16腳1OUT—第一級運(yùn)算放大器的輸出端。13腳2IN-—第二級運(yùn)算放大器的反相輸出端。12腳2OUT—第二級運(yùn)算放大器的輸出端。8腳VRF—參考電壓及復(fù)位輸入端，一般接VDD。接“0”時可使定時器復(fù)位。1腳A—可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端。當(dāng)A=“1”時，允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)A=“0”時，不可重復(fù)觸發(fā)。2腳Vo—控制信號輸出端。3腳RR1、4腳RC1—輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端。Tx≈49152R1C1。6腳RR2、5腳RC2—觸發(fā)封銷時間Ti的調(diào)節(jié)端。Tx≈24R2C2。

普通人體會發(fā)射9-10um特定波長紅外線，用專門設(shè)計的傳感器(如500Bp)就可以針對性的檢測這種紅外線的存在與否，當(dāng)人體紅外線照射到傳感器上后，因熱釋電效應(yīng)將向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生控制信號。這種專門設(shè)計的探頭只對波長為9-10μm紅外輻射敏感，所以除人體以外的其他物體不會引發(fā)探頭動作。（3）熱釋紅外傳感器工作原理探頭內(nèi)包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，于是輸出檢測信號。如下圖所示。本實訓(xùn)所使用的熱釋紅外傳感器輸出信號為高低電平。當(dāng)檢測到人時輸出高電平；當(dāng)檢測到?jīng)]人時輸出低電平。

123BISS00015、【硬件連接】電路連接如圖所示。熱釋紅外傳感器電路連接圖圖中J95為傳感器模組與CC2530單片機(jī)的P1.0口相連，傳感器的工作電壓規(guī)定為5V，C26為濾波電容，單片機(jī)從傳感器的2引腳進(jìn)行電壓采樣。C102J110J956、【程序流程圖】熱釋紅外傳感器驅(qū)動程序流程圖如右圖所示。7、【任務(wù)實施】（1）按下圖完成硬件連接（傳感器工作電壓選擇5V）（2）新建一個工程；（3）新建一個C語言文件；（4）根據(jù)驅(qū)動流程圖編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序；（5）將C語言文件添加到工程中；（6）下載調(diào)試程序，觀察現(xiàn)象。熱釋紅外傳感器可用于檢測被檢測區(qū)域是否有人，當(dāng)有人時，檢測結(jié)果顯示“someonenearby”，當(dāng)無人時，檢測結(jié)果顯示“nobodynearby”。實訓(xùn)項目四基于CC2530網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)任務(wù)2氣體傳感器數(shù)據(jù)通信實訓(xùn)1、【實訓(xùn)目的】（1）理解熱釋紅外傳感器的工作原理；（2）掌握單片機(jī)驅(qū)動熱釋紅外傳感器的方法。2、【實訓(xùn)設(shè)備】（1）裝有IAR開發(fā)工具的PC機(jī)一臺；（2）主板、核心板、下載器、熱釋紅外感應(yīng)節(jié)點等各一個。任務(wù)2氣體傳感器數(shù)據(jù)通信實訓(xùn)3、【實訓(xùn)要求】（1）編程要求：編寫熱釋紅外傳感器的驅(qū)動程序；（2）實現(xiàn)功能：檢測被檢測區(qū)域是否有人存在；如果有人輸出“someonenearby”；如果沒人輸出“nobodynearby”。（3）實訓(xùn)現(xiàn)象：將檢測到的數(shù)據(jù)通過串口調(diào)試助手顯示，觀察有人與無人時的數(shù)據(jù)變化。熱釋紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10~20米范圍內(nèi)人的行動。4、【實訓(xùn)原理】（1）熱釋紅外傳感器500BP500BP熱釋紅外傳感器人體輻射的紅外線中心波長為9~10um，而探測元件的波長靈敏度在5~14um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，主要由運(yùn)算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時間定時器、封鎖時間定時器及參考電壓源等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰Ｋ湟詿後岆娂t外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風(fēng)扇和烘干機(jī)等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。（2）傳感信號處理器BISS0001功能敘述CMOS數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。具有獨立的高輸入阻抗運(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號與處理。雙向鑒幅器，可有效抑制干擾。內(nèi)設(shè)延遲時間定時器和封鎖時間定時器，結(jié)構(gòu)新穎，穩(wěn)定可靠，調(diào)解范圍寬。內(nèi)置參考電壓。工作電壓范圍2V~6V采用16腳DIP和SOP封裝。用于多種傳感器和延時控制器。各引腳的定義和功能如下：11腳VDD—工作電源正端。范圍為3~5V。7腳Vss—工作電源負(fù)端。一般接0V。10腳IB—運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。經(jīng)RB接VSS端，RB取值為1M左右。15腳1IN-—第一級運(yùn)放放大器的反相輸入端。14腳1IN+—第一級運(yùn)放放大器的同相輸入端。16腳1OUT—第一級運(yùn)算放大器的輸出端。13腳2IN-—第二級運(yùn)算放大器的反相輸出端。12腳2OUT—第二級運(yùn)算放大器的輸出端。8腳VRF—參考電壓及復(fù)位輸入端，一般接VDD。接“0”時可使定時器復(fù)位。1腳A—可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端。當(dāng)A=“1”時，允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)A=“0”時，不可重復(fù)觸發(fā)。2腳Vo—控制信號輸出端。3腳RR1、4腳RC1—輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端。Tx≈49152R1C1。6腳RR2、5腳RC2—觸發(fā)封銷時間Ti的調(diào)節(jié)端。Tx≈24R2C2。

普通人體會發(fā)射9-10um特定波長紅外線，用專門設(shè)計的傳感器(如500Bp)就可以針對性的檢測這種紅外線的存在與否，當(dāng)人體紅外線照射到傳感器上后，因熱釋電效應(yīng)將向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生控制信號。這種專門設(shè)計的探頭只對波長為9-10μm紅外輻射敏感，所以除人體以外的其他物體不會引發(fā)探頭動作。（3）熱釋紅外傳感器工作原理探頭內(nèi)包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，于是輸出檢測信號。如下圖所示。本實訓(xùn)所使用的熱釋紅外傳感器輸出信號為高低電平。當(dāng)檢測到人時輸出高電平；當(dāng)檢測到?jīng)]人時輸出低電平。

123BISS00015、【硬件連接】電路連接如圖所示。熱釋紅外傳感器電路連接圖圖中J95為傳感器模組與CC2530單片機(jī)的P1.0口相連，傳感器的工作電壓規(guī)定為5V，C26為濾波電容，單片機(jī)從傳感器的2引腳進(jìn)行電壓采樣。C102J110J956、【程序流程圖】熱釋紅外傳感器驅(qū)動程序流程圖如右圖所示。7、【任務(wù)實施】（1）按下圖完成硬件連接（傳感器工作電壓選擇5V）（2）新建一個工程；（3）新建一個C語言文件；（4）根據(jù)驅(qū)動流程圖編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序；（5）將C語言文件添加到工程中；（6）下載調(diào)試程序，觀察現(xiàn)象。熱釋紅外傳感器可用于檢測被檢測區(qū)域是否有人，當(dāng)有人時，檢測結(jié)果顯示“someonenearby”，當(dāng)無人時，檢測結(jié)果顯示“nobodynearby”。實訓(xùn)項目三CC2530采集節(jié)點實訓(xùn)任務(wù)3熱釋紅外傳感器實訓(xùn)1、【實訓(xùn)目的】（1）理解熱釋紅外傳感器的工作原理；（2）掌握單片機(jī)驅(qū)動熱釋紅外傳感器的方法。2、【實訓(xùn)設(shè)備】（1）裝有IAR開發(fā)工具的PC機(jī)一臺；（2）主板、核心板、下載器、熱釋紅外感應(yīng)節(jié)點等各一個。任務(wù)3熱釋紅外傳感器實訓(xùn)3、【實訓(xùn)要求】（1）編程要求：編寫熱釋紅外傳感器的驅(qū)動程序；（2）實現(xiàn)功能：檢測被檢測區(qū)域是否有人存在；如果有人輸出“someonenearby”；如果沒人輸出“nobodynearby”。（3）實訓(xùn)現(xiàn)象：將檢測到的數(shù)據(jù)通過串口調(diào)試助手顯示，觀察有人與無人時的數(shù)據(jù)變化。熱釋紅外傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。在每個探測器內(nèi)裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10~20米范圍內(nèi)人的行動。4、【實訓(xùn)原理】（1）熱釋紅外傳感器500BP500BP熱釋紅外傳感器人體輻射的紅外線中心波長為9~10um，而探測元件的波長靈敏度在5~14um范圍內(nèi)幾乎穩(wěn)定不變。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有濾光鏡片的窗口，這個濾光片可通過光的波長范圍為7~10um，正好適合于人體紅外輻射的探測，而對其它波長的紅外線由濾光片予以吸收，這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。BISS0001是一款具有較高性能的傳感信號處理集成電路，主要由運(yùn)算放大器、電壓比較器和狀態(tài)控制器、延遲時間定時器、封鎖時間定時器及參考電壓源等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。它配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成被動式的熱釋電紅外開關(guān)。它能自動快速開啟各類白熾燈、熒光燈、蜂鳴器、自動門、電風(fēng)扇和烘干機(jī)等裝置，特別適用于企業(yè)、賓館、商場、庫房及家庭的過道等敏感區(qū)域，或用于安全區(qū)域的自動燈光、照明和報警系統(tǒng)。（2）傳感信號處理器BISS0001功能敘述CMOS數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐贰＞哂歇毩⒌母咻斎胱杩惯\(yùn)算放大器，可與多種傳感器匹配，進(jìn)行信號與處理。雙向鑒幅器，可有效抑制干擾。內(nèi)設(shè)延遲時間定時器和封鎖時間定時器，結(jié)構(gòu)新穎，穩(wěn)定可靠，調(diào)解范圍寬。內(nèi)置參考電壓。工作電壓范圍2V~6V采用16腳DIP和SOP封裝。用于多種傳感器和延時控制器。各引腳的定義和功能如下：11腳VDD—工作電源正端。范圍為3~5V。7腳Vss—工作電源負(fù)端。一般接0V。10腳IB—運(yùn)算放大器偏置電流設(shè)置端。經(jīng)RB接VSS端，RB取值為1M左右。15腳1IN-—第一級運(yùn)放放大器的反相輸入端。14腳1IN+—第一級運(yùn)放放大器的同相輸入端。16腳1OUT—第一級運(yùn)算放大器的輸出端。13腳2IN-—第二級運(yùn)算放大器的反相輸出端。12腳2OUT—第二級運(yùn)算放大器的輸出端。8腳VRF—參考電壓及復(fù)位輸入端，一般接VDD。接“0”時可使定時器復(fù)位。1腳A—可重復(fù)觸發(fā)和不可重復(fù)觸發(fā)控制端。當(dāng)A=“1”時，允許重復(fù)觸發(fā)，當(dāng)A=“0”時，不可重復(fù)觸發(fā)。2腳Vo—控制信號輸出端。3腳RR1、4腳RC1—輸出延遲時間Tx的調(diào)節(jié)端。Tx≈49152R1C1。6腳RR2、5腳RC2—觸發(fā)封銷時間Ti的調(diào)節(jié)端。Tx≈24R2C2。

普通人體會發(fā)射9-10um特定波長紅外線，用專門設(shè)計的傳感器(如500Bp)就可以針對性的檢測這種紅外線的存在與否，當(dāng)人體紅外線照射到傳感器上后，因熱釋電效應(yīng)將向外釋放電荷，后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生控制信號。這種專門設(shè)計的探頭只對波長為9-10μm紅外輻射敏感，所以除人體以外的其他物體不會引發(fā)探頭動作。（3）熱釋紅外傳感器工作原理探頭內(nèi)包含兩個互相串聯(lián)或并聯(lián)的熱釋電元，而且制成的兩個電極化方向正好相反，環(huán)境背景輻射對兩個熱釋元件幾乎具有相同的作用，使其產(chǎn)生釋電效應(yīng)相互抵消，于是探測器無信號輸出。一旦人侵入探測區(qū)域內(nèi)，人體紅外輻射通過部分鏡面聚焦，并被熱釋電元接收，但是兩片熱釋電元接收到的熱量不同，熱釋電也不同，不能抵消，于是輸出檢測信號。如下圖所示。本實訓(xùn)所使用的熱釋紅外傳感器輸出信號為高低電平。當(dāng)檢測到人時輸出高電平；當(dāng)檢測到?jīng)]人時輸出低電平。

123BISS00015、【硬件連接】電路連接如圖所示。熱釋紅外傳感器電路連接圖圖中J95為傳感器模組與CC2530單片機(jī)的P1.0口相連，傳感器的工作電壓規(guī)定為5V，C26為濾波電容，單片機(jī)從傳感器的2引腳進(jìn)行電壓采樣。C102J110J956、【程序流程圖】熱釋紅外傳感器驅(qū)動程序流程圖如右圖所示。7、【任務(wù)實施】（1）按下圖完成硬件連接（傳感器工作電壓選擇5V）（2）新建一個工程；（3）新建一個C語言文件；（4）根據(jù)驅(qū)動流程圖編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序；（5）將C語言文件添加到工程中；（6）下載調(diào)試程序，觀察現(xiàn)象。熱釋紅外傳感器可用于檢測被檢測區(qū)域是否有人，當(dāng)有人時，檢測結(jié)果顯示“someonenearby”，當(dāng)無人時，檢測結(jié)果顯示“nobodynearby”。實訓(xùn)項目四基于CC2530網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)任務(wù)4雨滴傳感器數(shù)據(jù)通信實訓(xùn)1、【實訓(xùn)目的】（1）理解雨滴傳感器的工作原理；（2）掌握單片機(jī)驅(qū)動雨滴外傳感器的方法。2、【實訓(xùn)設(shè)備】（1）裝有IAR開發(fā)工具的PC機(jī)一臺；（2）主板、核心板、下載器等各一個。任務(wù)4雨滴傳感器數(shù)據(jù)通信實訓(xùn)3、【實訓(xùn)要求】（1）編程要求：編寫雨滴傳感器的驅(qū)動程序；（2）實現(xiàn)功能：檢測水滴并輸出標(biāo)志；（3）實訓(xùn)現(xiàn)象：將檢測到的數(shù)據(jù)通過串口調(diào)試助手顯示，觀察有無水滴時的數(shù)據(jù)變化。4、【實訓(xùn)原