CC2540和SHT11的無(wú)線(xiàn)溫濕度采集系統設計

摘要：藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)是使用范圍最廣泛的全球短距離無(wú)線(xiàn)標準之一，藍牙4．0規范的核心是藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy)技術(shù)，本設計采用基于BLE技術(shù)的CC2540芯片，利用SHT11數字溫濕度傳感器來(lái)進(jìn)行溫濕度的采集，并通過(guò)CC2540以無(wú)線(xiàn)方式將采集到的數據發(fā)送給監控終端。實(shí)驗結果表明，本系統具有體積小、功耗低、精度高等優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：CC2540；藍牙4．0；BLE；SHT11；無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )

引言
在各類(lèi)民用、工業(yè)控制現場(chǎng)等工作人員難以到達的區域，環(huán)境溫濕度的狀況是重要的參數，因此，對環(huán)境溫濕度的準確、及時(shí)監控，具有重要意義。藍牙采用跳頻機制進(jìn)行數據傳送，故能極大地提高數據傳送的抗干擾性能。對于數據采集系統應用而言，本設計大大簡(jiǎn)化了系統的復雜度，且大大降低了功耗和體積。由此帶來(lái)的靈活性，使得系統的應用更加廣泛。
本文對系統的總體方案、硬件電路和軟件設計等內容作了詳細介紹，通過(guò)使用CC2540芯片所具有的藍牙4．0BLE協(xié)議進(jìn)行設備互聯(lián)以及無(wú)線(xiàn)數據的發(fā)送，實(shí)現了一種新型的無(wú)線(xiàn)溫濕度數據采集系統。

1 CC2540芯片簡(jiǎn)介
CC2540是TI公司推出的完全兼容藍牙4．0低功耗BLE協(xié)議的SoC芯片，其內部集成了低功耗的8051MCU內核、高性能2．4 GHz射頻收發(fā)器、8 KB RAM和256 KB Flash存儲器。其主要特性：包括1個(gè)16位和2個(gè)8位通用定時(shí)器、2個(gè)UART、12位有效位的ADC模／數轉換、21個(gè)GPIO、32 kHz休眠定時(shí)器，具有5種工作模式，集成AES-128安全協(xié)處理器、高性能比較器、精確的數據接收信號強度檢測(RSSI)、功能強大的5通道直接內存訪(fǎng)問(wèn)(DMA)；在發(fā)送模式和外部中斷模式下，電流損耗分別為24 mA和0．4μA。CC2540與TI的藍牙低功耗協(xié)議棧相配合，已成為市場(chǎng)上靈活、具有廣闊應用前景的藍牙低功耗解決方案。

2 系統結構
本文設計的無(wú)線(xiàn)溫濕度采集系統結構如圖1所示。溫濕度傳感器SHT11與CC2540節點(diǎn)設備相連，由CC2540芯片中集成的8051 MCU來(lái)控制溫濕度傳感器進(jìn)行數據的采集，然后將數據以無(wú)線(xiàn)方式發(fā)送給藍牙集中器，集中器通過(guò)串口將收到的無(wú)線(xiàn)數據發(fā)送給監控終端。

3 硬件電路
3．1 處理器單元
CC2540芯片中集成的處理器采用兼容8051內核的結構及指令系統，該內核通過(guò)3種不同的內存訪(fǎng)問(wèn)總線(xiàn)(SFR、DATA和CODE／XDATA)對內存進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)控制，SFR總線(xiàn)負責將所有的外設同內存仲裁相連接，還負責CPU與射頻寄存器之間的交互。內存仲裁通過(guò)SFR總線(xiàn)將CPU、DMA模塊、存儲器以及其他外設連接在一起。CC2540芯片外部接口電路如圖2所示，外圍電路包含1個(gè)32 MHz和1個(gè)32．768 kHz石英晶振，RF_N和RF_P為射頻天線(xiàn)接口。