短距离无线通信实验报告1.docx
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短距离无线通信实验报告1.docx
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短距离无线通信实验报告1
实验课题:
3.1点对点射频通信实验
3.1.1实验目的
?
在ZX2530A型CC2530节点板上运行相应实验程序。
?
熟悉通过射频通信的基本方法。
?
练习使用状态机实现收发功能。
3.1.2实验内容
接收节点上电后进行初始化,然后通过指令ISRXON开启射频接收器,等待接收数据,
直到正确接收到数据为止,通过串口打印输出。
发送节点上电后和接收节点进行相同的初始
化,然后将要发送的数据输出到TXFIFO中,再调用指令ISTXONCCA通过射频前端发送数据。
3.1.3实验设备及工具
?
硬件:
ZX2530A型CC2530节点板2块、USB接口的仿真器,PC机Pentium100以上。
?
软件:
PC机操作系统WinXP、IAR集成开发环境、串口监控程序。
3.1.4实验原理
发送节点通过串口接收用户的输入数据然后通过射频模块发送到指定的接收节点,接收节点
通过射频模块收到数据后,通过串口发送到pc在串口调试助手中显示出来。
如果发送节点发送的
数据目的地址与接收节点的地址不匹配,接收节点将接收不到数据
以下为发送节点程序流程图:
程序开始
初始化系统时钟
初始化射频模块
初始化串口
通过串口发送数据
以下为接收节点流程图
程序开始
初始化系统时钟
初始化射频模块
初始化串口
等待1秒
3.1.5实验步骤
1.打开光盘“无线射频实验\2.点对点通信”双击p2p.eww打开本实验工程文件。
2.打开main.c文件下面对一些定义进行介绍RF_CHANNEL此宏定义了无线射频通信时使用的信
道,在多个小组同时进行实验是建议每组选择不同时信道。
但同一组实验中两个节点需要保证在
同一信道,才能正确通信。
PAN_ID个域网ID标示,用来表示不同在网络,在同一实验中,接收和发送节点需要配置为
相同的值,否则两个节点将不能正常通信。
SEND_ADDR发送节点的地址
RECV_ADDR接收节点的地址
NODE_TYPE节点类型:
0接收节点,1:
发送节点,在进行实验时一个节点定义为发送节点用
来发送数据,一个定义为接收节点用来接收数据。
3.修改NODE_TYPE的值为0,并编译下载到节点板。
此节以下称为接收节点。
4.修改NODE_TYPE的值为1,并编译下载到另外一个节点板。
此节点板以下称为发送节点。
5.将接收节点的串口与pc的串口相连,并在pc端打开串口调试助手,配置波特率为115200。
6.先将接收节点上电,然后将发送节点上电。
7.从串口调试助手观察接收节点收到的数据。
8.修改发送数据的内容,然后编译并下载程序到发送节点,然后从串口调试助手观察收到的数据。
9.修改接收节点的地址,然后重新编译并下载程序到接收节点,然后从发送节点发送数据观察接
收节点能否正确接收数据。
3.1.6实验数据分析及结论
发送节点将数据发送出去后,接收节点接收到数据,并通过串口调试助手打印输出。
发
送数据的最大长度为125(加上发送的数据长度和校验,实际发送的数据长度为128字节)。
5、实验总结:
本次实验中,是一个验证性实验,点对点实验,整个实验过程都不得带有一丝马虎,必须细心检查和拷贝代码执行程序发送和接收数据都必须一一验证清楚,在串口上打印出来。
调节指令时,必须发送和接收相匹配。
通过本次使用,我们学会了硬件验证性实验在做实验时务必先了解和理解本实验的基本步骤。
程序的更改和硬件的变换接入必须有理可行性。
3.5无线数据传输控制实验
3.5.1实验目的
?
在ZX2530A型CC2530节点板上运行自己的程序。
?
通过发送命令来实现对其它节点的外设控制。
3.5.2实验内容
实验中一个节点通过射频向另一个节点发送对LED灯的控制信息,点亮LED灯或让LED熄
灭,节点接收到控制信息后根据控制信息点亮LED或让LED熄灭。
3.5.3实验设备及工具
?
硬件:
ZX2530A型CC2530节点板、USB接口的仿真器,PC机Pentium100以上。
?
软件:
PC机操作系统WinXP、IAR集成开发环境、串口监控程序。
3.5.4实验原理
LED灯连接到CC2530端口P1_0,程序中应在初始化过程中对LED灯进行初始化,包括端口
方向的设置和功能的选择,并给端口P1_0输出一个高电平使得LED灯初始化为熄灭状态。
无线
控制可以通过发送命令来实现,在main.c文件中中添加宏定义#defineCOMMAND0x10,让发送
数据的第一个字节为COMMAND,表明数据的类型为命令,同时,发送节点检测用户的按键操作当
检测到用户有按键操作时就发送一个字节为COMMAND的命令。
当节点收到数据后,对数据类型进
行判断,若数据类型为COMMAND,则翻转端口P1_0的电平(在初始化中已将LED灯熄灭)。
即可,
实现LED的状态改变。
3.5.5实验步骤
1.打开工程,在“物联网光盘\无线射频实验\5无线控制”文件夹下
2.将节点类型变量NODE_TYPE设置为0,编译工程,并下载到ZX2530节点板中,作为接收节点。
3.将节点类型变量NODE_TYPE设置为1,编译工程,并下载到ZX2530节点板中,作为发送节点。
4.复位接收节点和发送节点。
5.按下发送节点板上的key1按键,观察接收节点上led显示情况
6.在主程序中添加一个宏定义#defineLED_MODE_BLINK0x02,在对数据的解析中添加对
LED_MODE_BLINK的解析,让LED灯每隔250毫秒闪烁一次,让发送节点发送的数据为
LED_MODE_BLINK(代替LED_MODE_ON,紧接在COMMAND的后面),
重复以上步骤,可以观察到接收节点的LED灯闪烁。
3.5.6实验数据分析及结论
通实验中可以观察到LED灯的闪烁,过点对点的射频通信发送控制信息可以对节点的
外设进行控制。
实验总结:
通过对本实验的验证,使我们对无线控制原理有点了解,加之上课时老师对理论的讲解,我们学会理论与实践相结合,实验室里做实验时有了一部分理论依据,我们通过这个实验平台可以充分理解物联网和将来无线控制技术的应用前景。
学好理论知识是多么的重要。
同时也珍惜在实验室这段短暂的宝贵时间,我们能体验到其他专业的学生体验不到的学习知识。
4.3温湿度传感器控制实验
4.3.1实验目的
?
掌握DHT11温湿度传感器的使用
?
通过CC2530读取DHT11的温湿度数据,并通过串口显示出来
4.3.2实验设备及工具
?
硬件:
ZX2530型底板及CC2530节点板一块、温湿度节点板一块、USB接口仿真器、pc
机,交叉串口线
?
软件:
PC机操作系统WINXP,IAR集成开发环境,串口调试工具(超级终端)
4.3.3实验原理
同过CC2530IO口模拟DHT11的读取时序,读取DHT11的温湿度数据
4.3.4实验内容
本实验实例代码通过读取DHT11的温湿度数据,然后从串口显示出来。
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
它应用
专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术,确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。
传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件,并与一个高性能8位单片机相连接。
因
此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
每个DHT11传感器都在
极为精确的湿度校验室中进行校准。
校准系数以程序的形式储存在OTP内存中,传感器内部在检
测信号的处理过程中要调用这些校准系数。
单线制串行接口,使系统集成变得简易快捷。
超小的
体积、极低的功耗,信号传输距离可达20米以上,使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场
合的最佳选则。
使用4针单排引脚封装。
连接方便。
DHT11的串行接口
DATA用于微处理器与DHT11之间的通讯和同步,采用单总线数据格式,一次通讯时间
4ms左右,数据分小数部分和整数部分,具体格式在下面说明,当前小数部分用于以后扩展,
现读出为零.操作流程如下:
一次完整的数据传输为40bit,高位先出。
数据格式:
8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数数据+8bit温度小数
数据+8bit校验和
数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bi温度整数
数据+8bit温度小数数据”所得结果的末8位。
CC2530发送一次开始信号后,DHT11从低功
耗模式转换到高速模式,等待主机开始信号结束后,DHT11发送响应信号,送出40bit的数
据,并触发一次信号采集,用户可选择读取部分数据.从模式下,DHT11接收到开始信号触发
一次温湿度采集,如果没有接收到主机发送开始信号,DHT11不会主动进行温湿度采集.采集
数据后转换到低速模式。
1.通讯过程如下图所示
总线空闲状态为高电平,主机把总线拉低等待DHT11响应,主机把总线拉低必须大于18
毫秒,保证DHT11能检测到起始信号。
DHT11接收到主机的开始信号后,等待主机开始信号结
束,然后发送80us低电平响应信号.主机发送开始信号结束后,延时等待20-40us后,
读取DHT11的响应信号,主机发送开始信号后,可以切换到输入模式,或者输出高电平均
可,总线由上拉电阻拉高。
总线为低电平,说明DHT11发送响应信号,DHT11发送响应信号后,再把总线拉高80us,
准备发送数据,每一bit数据都以50us低电平时隙开始,高电平的长短定了数据位是0还
是1.格式见下面图示.如果读取响应信号为高电平,则DHT11没有响应,请检查线路是否
连接正常.当最后一bit数据传送完毕后,DHT11拉低总线50us,随后总线由上拉电阻拉高
进入空闲状态。
数字0信号表示方法如下图所示
数字1信号表示方法如下图所示
本实验具体流程,请参考实验代码。
4.3.5实验步骤
1、将CC2530节点板与ZX2530型底板连接好,并连接好温湿度传感器模块如下图
注意:
不要接反了DHT11模块。
2、连接好CC2530仿真器和ZX2530底板,电源。
3、将“物联网光盘\传感器实验\3.温湿度传感器实验”复制到电脑本地硬盘
4、双击打开工程文件
5、编译并下载程序到CC2530
6、在PC上打开超级终端、或串口调试助手,设置波特率为115200,8数据位,1停止位,无硬件
流控。
7、按下ZX2530上的复位按键,观察PC上串口输出的温度和湿度数据。
4.3.6实验结果
4.4人体红外传感器实验
4.4.1实验目的
?
了解人体红外传感器原理
?
通过CC2530和人体红外传感器实现人体检测
4.4.2实验设备及工具
?
硬件:
ZX2530型底板及CC2530节点板一块、人体传感器节点板一块、USB接口仿真器、
pc机
?
软件:
PC机操作系统WINXP,IAR集成开发环境
4.4.3实验原理
普通人体会发射10um左右的特定波长红外线,用专门设计的传感器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。
4.4.4实验内容
本实验实例代码通过读取红外人体传感器的控制信号,实现LED灯的控制。
当检测到有人入
侵时,点亮led灯,当人离开后关闭led灯。
下图为人体传感器模块与CC2530的接口电路:
其中SIP3连接人体传感器模块,Z2_SENSOR连接到CC2530的P0.7引脚。
当传感器模块检测
到有人入侵时,从SIP3的第二个引脚输出低电平,此时图上的LED被点亮,然后程序中从
Z2_SENSOR引脚读取io口的状态判断是否有人入侵,同时点亮ZX2530底板上的LED2。
其中传感器模块IO口初始化如下
voidio_init(void)
{
POSEL&=~0x80;//设置P0.7为普通io口
P0DIR&=~0x80;//设置P0.7为输入
}
ZX2530底板上LedIO口初始化如下
//LED灯初始化
voidled_init(void)
{
广州精盛电子科技有限公司
GUANGZHOUJESENELECTRONICSCO.LTD
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60
P1SEL=0x00;//P1为普通I/O口
P1DIR|=0x03;//P1.0P1.1输出
led1=0;
led2=1;
}
程序主要流程如下:
//主函数
voidmain(void)
{
EA=0;//禁用中断
xtal_init();
led_init();
io_init();
while
(1){
if(P0_7!
=0){
//如果有人体入侵
led2=0;
//点亮主板上的led灯
}else{
led2=1;
}
Delay(10);
}
}
4.4.5实验步骤
1、将CC2530节点板与ZX2530型底板连接好,并连接好人体传感器模块。
2、连接好CC2530仿真器和ZX2530底板,电源。
3、将“物联网光盘\传感器实验\4.人体红外传感器”复制到电脑本地硬盘。
4、双击打开工程文件。
5、编译并下载程序到CC2530节点。
6、先不要靠近节点,然后慢慢走近观察LED变化。
4.4.6实验结果
当靠近节点50cm左右的时候节点能检测到有人入侵,并点亮ZX2530上的LED灯。
实验总结:
通过对温湿度和人体红外线传感器实验的验证,我们终于把之前我们日常生活中出现的无线通信和控制产品的工作原理的迷解开一部分,虽然这些相关的产品早在市面上出现,但是大多数人不知道其工作原理。
我们作为相关专业的学生,通过对其理论的学习和实体实验的验证,可以提高我们以后在这方面研究或者学习的能动性。
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