【正文】 無線傳感器網(wǎng)路中，至少要有一個全功能設備做為整個網(wǎng)絡的主協(xié)調(diào)器，它相對于其他的全功能設備具有更強大的功能，例如超大的存儲空間、大功率的收發(fā)機等等。 ZigBee網(wǎng)絡設備類型ZigBee 網(wǎng)絡設備類型在ZigBee網(wǎng)絡中主要有兩種設備類型，一種是全功能設備（FFD），一種是精簡功能設備。ZigBee設備配置層是用來提供標準的ZigBee 配置服務，它可以定義和處理描述符請求。網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)實體(NLDE)通過相關(guān)的服務接入點(SAP)來提供數(shù)據(jù)傳輸服務；網(wǎng)絡層管理實體(NLME)通過相關(guān)的服務接入點(SAP)來提供。其中，PDSAP 是 PHY 層提供給 MAC 的 數(shù)據(jù)服務接口；PLMESAP是PHY層給MAC層提供的管理服務接口；MLMESAP是由MAC層提供給網(wǎng)絡層的管理服務接口，MCPSSAP是MAC層提供給網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)服務接口；MAC層的數(shù)據(jù)傳輸服務主要是實現(xiàn)MAC數(shù)據(jù)幀的傳輸；MAC層的管理服務主要有信道的訪問，PAN的開始和維護，節(jié)點加入和退出PAN網(wǎng)、設備間的同步實現(xiàn)、傳輸事務管理等。 媒體訪問控制層(MAC層) ZigBee 的媒體訪問控制層的主要功能是為兩個 ZigBee 設備的MAC層實體之 間提供可靠的數(shù)據(jù)鏈路。它的設計將直接影響到電路的復雜度和能耗。IEEE 將 定義為低數(shù)率無線個域網(wǎng)的標準，該標準分別定義了 PHY 層和 MAC 層。ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES128，同時各個應用可以靈活確定其安全屬性。ZigBee可以采用星形、網(wǎng)狀、串狀結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，而且可以通過任一節(jié)點連接組成更大的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。針對時延敏感的應用作了優(yōu)化，通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短。MAC層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸機制，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息。由于工作周期很短、收發(fā)信息功耗較低，并且采用了休眠模式，因此ZigBee技術(shù)可以確保兩節(jié)五號電池支持長達6個月到2年左右的使用時間。每一層負責完成所規(guī)定的任務，并且向上層提供服務。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。第二章 ZigBee技術(shù)的基礎 ZigBee技術(shù)概述。本論文共分為六章，具體結(jié)構(gòu)如下：第一章 ：緒論簡要介紹了課題研究的背景和意義，對無線傳感器網(wǎng)絡進行了概述，并介紹了本文的整體結(jié)構(gòu)。主要的研究內(nèi)容包括： 溫度信息的采集。l 大型設備的監(jiān)控：在一些大型設備中，需要對一些關(guān)鍵部件的技術(shù)參數(shù)進行監(jiān)控，以掌握設備的運行情況。l 緊急和臨時場合。傳感器節(jié)點分布非常密集，利用節(jié)點之間高度連接性來保證系統(tǒng)的容錯性和抗毀性。無線傳感器網(wǎng)絡是一個動態(tài)的網(wǎng)絡，節(jié)點可以隨處移動；一個節(jié)點可能會因為電池能量耗盡或其他故障，退出網(wǎng)絡運行；一個節(jié)點也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡中。如果希望與其射頻覆蓋范圍之外的節(jié)點進行通信，則需要通過中間節(jié)點進行路由。l 自組織網(wǎng)絡。因此在傳感器網(wǎng)絡設計過程中，任何技術(shù)和協(xié)議的使用都要以節(jié)能為前提。這一點決定了在節(jié)點操作系統(tǒng)設計中，協(xié)議層次不能太復雜。低功耗的多跳通信模式節(jié)省功耗，同時增加了通信的隱蔽性，也避免了長距離的無線通信易受外界噪聲干擾的影響。為了適應廣泛的應用程序，傳統(tǒng)網(wǎng)絡的設計遵循著“端到端”的邊緣論思想，強調(diào)將一切與功能相關(guān)的處理都放在網(wǎng)絡的端系統(tǒng)上，中間節(jié)點僅僅負責數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)，對于傳感器網(wǎng)絡，這未必是一種合理的選擇。因為它們通常運行在人無法接近的惡劣甚至危險的遠程環(huán)境中，能源無法替代，設計有效的策略延長網(wǎng)絡的生命周期成為無線傳感器網(wǎng)絡的核心問題。網(wǎng)關(guān)(Sink node)是一個特殊的節(jié)點，可以通過Internet、移動通信網(wǎng)絡、衛(wèi)星等與監(jiān)控中心通信。 無線傳感器網(wǎng)絡研究綜述 無線傳感器網(wǎng)絡概述無線傳感器網(wǎng)絡是一種特殊的Adhoc網(wǎng)絡，可應用于布線和電源供給困難的區(qū)域、人員不能到達的區(qū)域(如受到污染、環(huán)境不能被破壞或敵對區(qū)域)和一些臨時場合(如發(fā)生自然災害時，固定通信網(wǎng)絡被破壞)等。隨著近年來人類在微電子機械系統(tǒng)、無線通信、數(shù)字電子方面取得的巨大成就，使得發(fā)展低成本、低功耗、小體積、短距離無線通信的多功能傳感器成為可能。相對而言，無線的方式比較靈活，避免了重新布線，不再需要將網(wǎng)絡的基礎設施掩埋在地下或隱藏在墻里，無線網(wǎng)絡可以適應移動或變化的需要；但是，無線通信技術(shù)在火災監(jiān)控領域的應用相對還是很少。關(guān)鍵詞：ZigBee技術(shù)，溫度檢測，DS18B20,無線通信AbstractNowadays，there are so many subway projects being constructed in so many cities in China. It is so fast,convenient and fashionable that take the subway has became the first choice of many people ,it requires high requirements for the security of the subway environment.What is particularly important in a subway station is the temperature detection and fire alarm. In the past, temperature data collection often rely on a wired device, which means not only cumbersome wiring and a heavy workload，but also signal susceptible to interference from other electronic devices in the process of longdistance transmission with the signal attenuation, thus increase the difficulty of signal processing.With the rapid development of wireless munication,wireless products munication module for data transmission will bee the new trends.The design is a subway station temperature detection system based on up a radio frequency network using ZigBee technology to form the framework of the tree cluster a digital temperature sensor DS18B20 to collect temperature data by ZigBee terminal,then sent to the host puter through a wireless network.The design focuses on the design of the temperature sensor terminal and a detailed analysis based on ZigBee technology tree clustered network and PC display building the experimental platform and collecting the temperature of the subway station, ZigBeebased temperature sensing system of the subway station design has been pleted.Keyword：ZigBee technology，Temperature detection，DS18B20，Wireless munications共2頁 第 2 頁目 錄第一章 緒 論 1 課題研究的背景和意義 1 地鐵溫度檢測系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 1 課題研究的意義 1 無線傳感器網(wǎng)絡研究綜述 1 無線傳感器網(wǎng)絡概述 1 無線傳感器網(wǎng)絡的特點 2 無線傳感器的研究現(xiàn)狀及應用 3 論文結(jié)構(gòu)與研究內(nèi)容 4第二章 ZigBee技術(shù)的基礎 5 ZigBee技術(shù)概述 5 ZigBee技術(shù)優(yōu)點 5 ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu) 6 ZigBee網(wǎng)絡設備類型 8 ZigBee網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 8 ZigBee技術(shù)應用前景 9第三章 溫度傳感器終端設計 11 溫度傳感器終端設計的基本原則 11 溫度傳感器終端總體設計方案 11 終端硬件設計 12 射頻收發(fā)芯片 12 溫度采集芯片 DS18B20 介紹 14 協(xié)調(diào)器節(jié)點的硬件設計 16 傳感器節(jié)點的硬件設計 16 上位機與協(xié)調(diào)器節(jié)點硬件電路設計 17 系統(tǒng)電源設計 18 系統(tǒng)軟件設計 18第四章 地鐵站溫度檢測系統(tǒng)的實現(xiàn) 22 總體方案設計 22 下位機軟件程序的開發(fā) 23 24 24 24 25 無線網(wǎng)絡的組建與數(shù)據(jù)傳輸 25 樹簇網(wǎng)組網(wǎng)設計 25 終端設備入網(wǎng)設計 27 數(shù)據(jù)傳輸設計 28 29 31 32第五章 地鐵站溫度檢測系統(tǒng)的仿真 33 實驗平臺的建立 33 測試結(jié)果分析 33總結(jié)與展望 35參考文獻 36致 謝 37第 1 頁 共 41 頁第一章 緒 論 課題研究的背景和意義 地鐵溫度檢測系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)有的火災報警系統(tǒng)，多采用有線技術(shù)進行火災傳感網(wǎng)絡的組建。本設計是基于ZigBee的地鐵站溫度檢測系統(tǒng)，利用無線射頻網(wǎng)絡ZigBee技術(shù)構(gòu)架起樹簇型網(wǎng)絡。這就需要對地鐵環(huán)境的安全性提出了較高的要求。民心所向，地鐵項目在中國遍地開花結(jié)果。隨著無線通信的快速發(fā)展，無線產(chǎn)品如雨后春筍般迅速增加，因此，利用無線的通信模塊來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸必將成為新的發(fā)展趨勢。并通過搭建實驗平臺，對地鐵站溫度實現(xiàn)了采集，完成了基于ZigBee的地鐵站溫度檢測系統(tǒng)的設計。無線傳輸方式構(gòu)建的無線火災傳感器網(wǎng)絡恰好可以避免這些問題。它的一個重要優(yōu)勢是擺脫了傳統(tǒng)傳感器網(wǎng)絡的連線限制,解決了成本問題,通過傳感器技術(shù)微處理器技術(shù)和無線通信技術(shù)的融合,大大縮短了人和自然之間的距離。正是由于ZigBee技術(shù)具有功耗極低、系統(tǒng)簡單、組網(wǎng)方式靈活、成本低、等待時間短等性能，相對于其他無線網(wǎng)絡技術(shù)，它更適合于組建大范圍的無線火災探測器網(wǎng)絡。節(jié)點既是信息的采集和發(fā)出者，也充當信息的路由者，采集的數(shù)據(jù)通過多跳路由到達網(wǎng)關(guān)。在無線傳感器網(wǎng)絡中，除了少數(shù)節(jié)點需要移動以外，大部分節(jié)點都是靜止的。前者以數(shù)據(jù)為中心，后者以傳輸數(shù)據(jù)為目的。在密集性的傳感器網(wǎng)絡中，相鄰節(jié)點間的距離非常短。節(jié)點由于受價格、體積和功耗的限制，其計算能力、程序空間和內(nèi)存空間比普通的計算機功能要弱很多。其特殊的應用領域決定了在使用過程中，不能給電池充電或更換電池，一旦電池能量用完，這個節(jié)點也就失去了作用。節(jié)點可以隨時加入或離開網(wǎng)絡，任何節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡的運行，具有很強