【正文】 SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT, SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_TIMEOUT)。 SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT 事件，該事件處理函數(shù)調(diào)用SampleApp_SendPeriodicMessage()來(lái)發(fā)送周期信息。 0x00FF)))。 關(guān)于無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)（溫濕度）傳輸關(guān)鍵代碼分析： { char temp_buf[7]。 float humi,temp。 sprintf(temp_buf,(char*)%f,temp)。 buf[i+7]=humi_buf[i]。SampleApp_TransID, AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS)。 unsigned char *buf。 HalUARTWrite(0, Humi:,10)。 HalLedBlink(HAL_LED_4,4,50,(flashTime/4))。本論文在研究 ZigBee 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)和 Inter 的溫度采集及控制系統(tǒng)。 3. 對(duì)可移動(dòng)的無(wú)線(xiàn)溫度采集系統(tǒng)硬件的搭建。我的這篇論文能夠完成，得益于所有指導(dǎo)過(guò)我的老師，幫助過(guò)我的同學(xué)和一直支持著我的家人。在提高本專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)和科研能力的同時(shí)，更多的是對(duì)于科研任務(wù)的那種嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度的培養(yǎng)與錘煉。 1 附錄 1 Research of Wireless Sensor Networks based on ZigBee for Miner Position ABSTRACT With the rapid development of puter munication and web technology, especially the widely application of wireless sensor and embedded technology, Wire。是他們的關(guān)心與鼓勵(lì) 使我信心十足。 首先要感謝我的導(dǎo)師譚克俊教授。 4. 利用系統(tǒng)軟件 IAR 開(kāi)發(fā)平臺(tái)，對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行調(diào)試并燒寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)該溫度采集系統(tǒng)的應(yīng)用 。本論文的主要研究?jī)?nèi) 容和特色包括以下幾個(gè)方面： 1. 學(xué)習(xí)和掌握并完成溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的軟件工具與硬件平臺(tái)的操作。 } } 這個(gè)函數(shù)是協(xié)調(diào)器要完成的工作，對(duì)終端溫濕度采集節(jié)點(diǎn)發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后發(fā)給串口終端。 break。 HalUARTWrite(0,\r\nTemp:,7)。 SampleApp_ProcessEvent()函數(shù)為應(yīng)用層事件處理函數(shù)，當(dāng)接收到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)（ 即 發(fā) 生 AF_INCOMING_MSG_CMD 事 件 ） 時(shí) ， 會(huì) 調(diào) 用SampleApp_MessageMSGCB(MSGpkt)。SampleApp_Periodic_DstAddr, amp。i7。humi,amp。 char i。 //返回未加工事件 } 因此我們只需要在節(jié)點(diǎn)模塊端的 SampleApp_SendPeriodicMessage 函數(shù)中，加入溫濕度采集后的數(shù)據(jù)，并通 過(guò) AF_DataRequest()函數(shù)接口發(fā)送出去，即可實(shí)現(xiàn)基于 Zigbee 技術(shù)的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 溫 濕 度 數(shù) 據(jù) 的 無(wú) 線(xiàn) 發(fā) 送 功 能 。SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT) { SampleApp_SendPeriodicMessage()。 當(dāng)設(shè)備加入到網(wǎng)絡(luò)后，其狀態(tài)就會(huì)變化，對(duì)所有任務(wù)觸發(fā)ZDO_STATE_CHANGE 事件，開(kāi)啟一個(gè)定時(shí)器。 基于 Zigbee 技術(shù)的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 圖 Z— Stack軟件流程圖 程序設(shè)計(jì) 軟件方面本論文方案分析發(fā)送 periodic 信息（設(shè)定定時(shí)周期）流程： Periodic 消息是通過(guò)系統(tǒng)定時(shí)器開(kāi)啟并定時(shí)廣播到 group1 出去的 ,因此在SampleApp_ProcessEvent 事件處理函數(shù)中有如下定時(shí)器代碼： case ZDO_STATE_CHANGE: //對(duì)任意狀態(tài)變化觸發(fā) ZDO_STATE_CHANGE 事件 SampleApp_NwkState=(devStates_t)(MSGpkt)。如果存在就緒的任務(wù)則調(diào)用tasksArr[]中相對(duì)應(yīng)的任務(wù)處理函數(shù)去處理該事件，直到執(zhí)行完所有就緒的任務(wù)。硬件初始化需要根據(jù) HAL 文件夾中的 文件配置寄存器 8051的寄存 器。 整個(gè)協(xié)議棧采用中斷事件調(diào)用機(jī)制，任務(wù)添加函數(shù) osalTaskAdd()將各層初始化函數(shù)指針、各層事件處理函數(shù)指針以及各層任務(wù)優(yōu)先級(jí)添加到任務(wù)表，然后通過(guò)中斷添加響應(yīng)事件（ events）。 ZMac： MAC 層目錄，包括 MAC 層參數(shù)配置及 MAC 層 LIB 庫(kù)函數(shù)回調(diào)處理函數(shù)。 Services：地址處理函數(shù)目錄，包括著地址模式的定義及地址處理函數(shù)。 NWK：網(wǎng)絡(luò)層目錄，含網(wǎng)絡(luò)層配置參數(shù)文件及網(wǎng)絡(luò)層庫(kù)的函數(shù)接口文件， APS層庫(kù)的函數(shù)接口。用戶(hù)可以調(diào)用OSAL 提供的相關(guān) API 進(jìn)行多任務(wù)編程，將自己的應(yīng)用程序作為一個(gè)獨(dú)立的任務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 在 ZigBee 協(xié)議棧中， PHY、 MAC 層位于最低層，且與硬件相關(guān)； NWK、APS,APL層以及安全層建立在 PHY 和 MAC 層之上，并且完全與硬件無(wú)關(guān)。 ZStack 軟件架構(gòu) 協(xié)議棧定義了通信硬件和軟件在不同層次如何協(xié)調(diào)工作。 基于 Zigbee 技術(shù)的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 ZStack2020 協(xié)議棧軟件 目前 TI 的 ZStack協(xié)議棧實(shí)際上已經(jīng)成為了 ZIGBEE 聯(lián)盟認(rèn)可并推廣的指定軟件規(guī)范。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能主要是協(xié)調(diào)器自啟動(dòng) (組網(wǎng) )，節(jié)點(diǎn)設(shè)備自動(dòng)入網(wǎng)。整個(gè) Z—Stack的主要工作流程，大致分為系 統(tǒng)啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)初始化， OSAL 初始化和啟動(dòng) [16]。需要一個(gè)外部的上拉電阻（例如： 10kΩ）將信號(hào)提拉至高電平。 3. DATA 三態(tài)門(mén)用于數(shù)據(jù)的讀取。在此期間無(wú)需發(fā)送任何指令。它采用專(zhuān)利的 CMOSens 技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。從原理圖上可以看出， 2 個(gè) LED 燈共陽(yáng)極，當(dāng) P1_0、 P1_1 引腳為低電平時(shí)候， LED 燈點(diǎn)亮。由于每片 DSl8820 均有唯一的產(chǎn)品序列號(hào)，所以允許在單總線(xiàn)上掛接數(shù)十至上百片數(shù)字式傳感器，并可以非常方便地構(gòu)成多路溫度測(cè)量系統(tǒng)。不平衡變壓器可以運(yùn)行在使用低成本的單獨(dú)電感器和電容器的場(chǎng)合。串口電路用于 CC2530 將接收到的數(shù)據(jù)傳送給上位工控機(jī)，由于上位工控機(jī)與 CC2530 的電平不一致，所以需要一個(gè)MAX232 電平轉(zhuǎn)換電路 [8]。 圖 出了 CC2530 芯片的外圍電路，主要由電源模塊、晶振電路、天線(xiàn)電路等部分組成。 CC2530 的外圍元件數(shù)目很少，它使用非平衡天線(xiàn)，因?yàn)檫B接非平衡變壓器可使天線(xiàn)性能更好。CC2530 是挪威 Chipcon公司的一款真正符合 IEEE802． 15． 4 標(biāo)準(zhǔn)的片上 ZigBee產(chǎn)品。由于實(shí)驗(yàn)配套 ZIGBEE 模塊硬件上與 TI公司的 ZIGBEE 樣板有差異，因此本次實(shí)驗(yàn) 沒(méi)有采用按鍵觸發(fā)方式。上位機(jī)監(jiān)控界面可以用來(lái)監(jiān)控溫度傳感器模塊的工作狀態(tài)，在監(jiān)控界面上通過(guò)讀取所有溫度采集節(jié)點(diǎn)的地址以及它們的溫度數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)判溫度走勢(shì)。協(xié)調(diào)器自動(dòng)組網(wǎng)傳感器終端節(jié)點(diǎn)自動(dòng)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建星形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。低速率無(wú)線(xiàn)個(gè)人局域網(wǎng)的物理層和媒體接入控制協(xié)議 MAC 數(shù)據(jù)包最長(zhǎng)為 127 個(gè)字節(jié)，所有的數(shù)據(jù)包的信息組成都是由 16CRC 值以及頭字節(jié)組成，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程里我們?cè)O(shè)置了 ACK 標(biāo)志位為 1 的幀，以此作為應(yīng)答傳輸機(jī)制的信號(hào)幀，假如在規(guī)定時(shí)間里仍然沒(méi)有收到反饋回來(lái)的應(yīng)答信號(hào)，就說(shuō)明終端溫度采集節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)異常。 (2)MAC 凈載荷子域 (動(dòng)態(tài)長(zhǎng)度 )，幀的類(lèi)型是由包含在其內(nèi)部的信息來(lái)確定的。 MAC 子層主要負(fù)責(zé)以下幾項(xiàng)任務(wù)：協(xié)調(diào)器產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)；信標(biāo)同步；支持 PAN 關(guān)聯(lián)和解關(guān)聯(lián)； CSMA—CA信道訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制；處理和維護(hù)保證時(shí)隙（ GTS）機(jī)制；在兩個(gè)對(duì)等 MAC 實(shí)體間提供可靠鏈路。物理層的接口結(jié)構(gòu)如 圖 所示 。 2450MHz頻段上劃分了 16 個(gè)信道， 915MHz 頻段上有 10 個(gè)信道， 868MHz 頻段只有 1 個(gè)信道。 基于 Zigbee 技術(shù)的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 表 主要協(xié)議框架 應(yīng)用層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 MAC 層 868/915 PHY 層 PHY 層 物理層規(guī)范 物理層 (PHY)給出了兩種類(lèi)型的服務(wù)：管理服務(wù)和數(shù)據(jù)服務(wù)。 MESH 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的功能， 網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò) ―多級(jí)跳 ‖的方式來(lái)通信；該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)還可以組成極為復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)還具備自組織、自愈功能。這種路由機(jī)制使得信息的通訊變得更有效率，而且意味這一旦一基于 Zigbee 技術(shù)的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 個(gè)路由路徑出現(xiàn)了問(wèn)題，信息可以自動(dòng)的沿著其他的路由路徑進(jìn)行傳輸。另外信息的路由是由協(xié)議棧層處理的，整個(gè)的路由過(guò)程對(duì)于應(yīng)用層是完全透明的。樹(shù)形拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)如 圖 所示 。Coordinator（協(xié)調(diào)者）有可能成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò) 的瓶頸。 星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 星形拓?fù)涫亲詈?jiǎn)單的一種拓?fù)湫问?，他包含一個(gè) Coordinator（協(xié)調(diào)者）節(jié)點(diǎn)和一系列的 End Device（終端）節(jié)點(diǎn)。 Zigbee 設(shè)備對(duì)象負(fù)責(zé)設(shè)備的所有管理工作，包括設(shè)定該設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色（協(xié)調(diào)器、路由器或終端設(shè)備），發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，確定這些設(shè)備能提供的功能，發(fā)起或響應(yīng)綁定請(qǐng)求，完成設(shè)備之間建立安全的關(guān)聯(lián)等。 網(wǎng)絡(luò)層 基于底層的可靠通信，提供路由、路由發(fā)現(xiàn)、多跳、轉(zhuǎn)發(fā)的功能。 Zigbee 具有可靠的發(fā)送接收握手機(jī)制 ,可靠地保證了數(shù)據(jù)的發(fā)送接收 ,另 Zigbee 采用 AES128 位密鑰 ,保證數(shù)據(jù)發(fā)送的安全性。模塊最有較小的發(fā)送接收電流 ,支持多種睡眠模式 ,一個(gè) 10AH的電池 ,在 Zigbee水表中可使用 8年 .Zigbee通訊速度最高可達(dá) 250Kbps,適合用于設(shè)備間的數(shù)據(jù)通訊，不太適合用于聲音、圖像的傳送。 2. 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延短。 Zigbee 的主要特性 1. 自動(dòng)組網(wǎng) ,網(wǎng)絡(luò)容量大。其次各種功能的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相互間可以在任意節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行通信?？梢哉f(shuō)，是一種小的動(dòng)物通過(guò)簡(jiǎn)捷的方式實(shí)現(xiàn) ―無(wú)線(xiàn) ‖溝通，人們借此來(lái)稱(chēng)呼這種專(zhuān)注于低功耗、低成本、低復(fù)雜度、低速率的近程無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) [2]。以此實(shí)現(xiàn)基于 Zstack 協(xié)議棧的數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)透明傳輸。熟悉有關(guān) Zstack2020 協(xié)議棧的具體內(nèi)容。最后 Zigbee 標(biāo)準(zhǔn)有助于降低應(yīng)用成本。 論文的主要研究?jī)?nèi)容 本論文旨在開(kāi)發(fā)一個(gè)基于 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)溫度采集控制系統(tǒng)。它與 通信技術(shù) 和 計(jì)算機(jī)技術(shù) 共同構(gòu)成 信息技術(shù) 的三大 支柱 。溫度傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下 3 個(gè)階段 :① 傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器， ② 模擬集成溫度傳感器，③ 智能集成溫度傳感器 [3].目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式，從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向飛速發(fā)展。 溫度是日常生活中一種最基本的環(huán)境參數(shù)，自然界中幾乎所有的物理化學(xué)過(guò)程都與溫度緊密相關(guān)。 最后 對(duì)傳感器模塊硬件電路、無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊硬件電路以及整個(gè)系統(tǒng) 進(jìn)行了 測(cè)試， 結(jié)果顯示系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，驗(yàn)證了本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性 。 文章 首先介紹了 Zigbee 技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)介紹無(wú)線(xiàn)溫度采集系統(tǒng)的基本原理，制定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案。本論文研究課題是基于 Zigbee 的無(wú)線(xiàn)溫度采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以應(yīng)用到智能家居領(lǐng)域從而節(jié)省人力和能源，具有非常廣闊的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。通過(guò)數(shù)字 溫度傳感器 SHT11 采集溫度數(shù)據(jù)， 在Zig