热电偶、热电阻及热敏电阻这类温度传感器工作时反应速度慢,并且因冷端不等于0而要做大量的线性工作,例如冷端补偿等其他补偿;而半导体温度传感器相对来说工作时反应灵敏,测出来的数据值也较为准确,并且安装时占用的空间不大,工作时也不受环境影响,此类传感器是很好的选择。
半导体IC温度传感器可以按照信号的输出类型分为两类:模拟集成式和数字式。模拟集成温度传感器的输出为模拟量,同时也需要A/D转换器进行转换,就是将输出温度信号的模拟量转化成用户所需要的数字量,这样电路结构就相对比较复杂。而数字式温度传感器的相关输出量都是数字式的,各个数据传输端可以不需要任何处理与单片机相接,使得布局布线方便而快速,以实现数据传输。
而本次设计就是采用数字式DS18B20进行测温,其TO-92或uSOP封装的集成电路中包含了芯片的所有传感元件模块和转换电路模块,集合了数字式温度传感器的优点,接线简单,容易安装,检修也方便。
2。2。3 通信技术的选择
(1)常用通信技术
① 蓝牙:蓝牙是一种无线电技术,可以支持和简单化各种不同的设备在短距离内进行信息数据的交换,同时它能顺利地简单化不同设备与Internet之间的通信。
② Wi-Fi技术:Wi-Fi技术的使用相对而言比较简便,只需要一个无线路由器,可以加密也可以开放,然后便可以实现数据信息的传输。但是Wi-Fi的缺点也很明显,Wi-Fi技术的终端设施使用时的功耗比较大,在现场应用中使用比较麻烦。
③ 红外通信技术:红外通信技术虽然有功耗低、成本低、抗扰性能好等优点,但是红外通信技术在实际应用时,若传输过程中有遮挡物,通信就会终止,在此次设计中不符合环境要求。
④ ZigBee技术:使用ZigBee技术建立网络十分快速,而且包含多个节点,有保密性能好,成本小等优点,在医疗保健、工业控制等领域有着很宽泛的使用范围。
综合比较上述四种常用通信技术,蓝牙传输距离短,安全性差;而Wi-Fi技术传输质量和安全性都有待提高;红外通信则对环境及布局要求高,数据传输中间若有遮挡物,通信就会终止。因此,本次设计采用ZigBee技术,有着保密性好、组网灵活方便等优点,十分适用于本次温度采集系统设计。这样不仅减少了测温系统的布线,为以后的维护也提供了方便。
(2)ZigBee协议各层规范的介绍文献综述
在2002年,国外著名公司一起推出一种无线接入技术ZigBee。ZigBee是基于IEEE802。15。4标准的低功耗局域网协议。这一名称来源于蜜蜂的八字舞,也就是说蜜蜂靠抖动翅膀的方式构成了群体中的通信网络。总而言之,ZigBee因其工作效率高、低复杂度、低消耗的优点,是一种适合用于低速短距离传输的无线网络协议,此协议深受用户欢迎。
ZigBee协议从上到下层次结构如图2-4所示:
层次结构图物理层:定义ZigBee设备的工作频段2。4GHz,为MAC提供接口。物理层
需要完成的任务如下:
(1)唤起以无线的形式接受和发送数据的性能,可以决定工作节点是否需要
工作;
(2)能够监测各个信号传输的通道,查看通道中的信号是被需要的还是无用的噪音,为每一次决定哪一信道进入工作而给出判据;
(3)为每次信号的传输判断信号通道是否处于空闲状态;
(4)信道频率选择;