【正文】 在論文開始的初期， 由于題目對于我比較陌生，因此我始終沒有頭緒，后來在老師的指導下我開始查閱資料，再結合本專業(yè)的知識，整理出了一個基本的框架，最終完成了這篇論文。 隨著 Zigbee 網絡技術的 普及 ,傳統(tǒng)農業(yè)灌溉可以逐漸轉變?yōu)橐詿o線傳感和軟件控制為主的自動生產應用模式。 aplGetRxDstEp() 返回目的端點 aplGetRxCluster() 返回簇號 aplGetRxSrcEp() 返回源端點 aplGetRxSADDR() 返回源端點的短地址 aplGetRxMsgLen() 返回消息長度 aplGetRxMsgData() 返回消息數據的指針 aplGetRxRSSI() 返回收到消息的信號強度 而后用戶回調函數 usrRxPacketCallback()將被調用。對于星型拓撲結果的網絡來說，由于該網絡結構只允許在主協調器和從設備之間交換數據，因此，只有兩種數據傳輸類型。 二、 傳感器 節(jié)點軟件設計 傳感器節(jié)點上電 后，首先進行系統(tǒng)的初始化，然后選擇信道并加入現有的ZigBee 無線網絡，休眠等待接收信號，當接收到網關節(jié)點發(fā)出的查詢信號后，進行數據的采集并發(fā)送回協調器節(jié)點。 ：程序塊。 應用程序接口地址（ PORT）是在設備加入網絡，網絡連接的過程序中分配，是不受用戶干涉的。 開 始 設 備 初 始 化設 備 建 立 網 絡建 立 網 絡 成 功 ？有 新 傳 感 器加 入 網 絡 ？將 傳 感 器 網 絡 地 址存 儲 在 地 址 表有 用 戶 采 集數 據 請 求 ？根 據 地 址 表 依 次 采 集數 據 并 計 算 平 均 值是否是是否否 圖 協調器節(jié)點軟件流程圖 本設計采用的是 星狀網絡拓撲，它包括一個數據中心 (Access Point)，數據中心主要負責網絡管理。 IAR 生成的目標代碼分為調試版本 (Debug)和發(fā)行版本 (Release)兩種 ,其中 Debug 目標代碼的地址定義在 SRAM中 ,將被下載到 SRAM 中執(zhí)行 。 強大和靈活的 開發(fā)工具 。 帶有 2 個強大的支持幾組協議 的 USART，以及 1 個符合 IEEE 規(guī)范的MAC 計時器， 1 個常規(guī)的 16 位計時器和 2 個 8 位計時器。 數字化的 RSSI/LQI 支持和強大的 DMA 功能。 優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性。它支持 IEEE 。 在這里我將 ZIGBEE 灌溉自動控制系統(tǒng)的總體設計分為兩個階段：結構設計和軟件設計。 該系統(tǒng)還需要能夠采集數據信息，當系 統(tǒng)正在運行時，顯示當前系統(tǒng)的運行狀況，顯示已灌水量，工作時間，剩余時間和出錯信息。 目 前我國與西方發(fā)達國家相比，發(fā)展現代農業(yè)既面臨著 “人口多、耕地少 ”的資源性約束，又面臨著工農、城鄉(xiāng)發(fā)展失衡的二元結構和體制性制約。灌溉系統(tǒng)通過 ZigBee傳輸信號與 inter 互聯，及時采集各個區(qū)域的土壤濕度及環(huán)境信息，從而有效控制灌溉區(qū)域的用水，合理判斷灌溉時間， 達到高效節(jié)水灌溉的目的，提高灌溉效率。 最后是組網和路由特性，它們屬于網絡層的特性， ZigBee 在這方面做得相當出色。由于 ZigBee 采用隨機接入 MAC 層，并且不支持時分復用的信道接入方式，因此對于一些實時的業(yè)務并不能很好支持。 ZigBee 還提供了安全組件，采用了 AES128 的算法對網絡層和應用層的數據進行加密保護，另外還規(guī)定了信任中心的角色 — 全網有一個信任中心，用于管理密鑰和管理設備，可以執(zhí)行設置的安全策略。 ZigBee 當中還有一種路由方法是網狀網路由，這種方法實際上是 AODV 路由算法的一個簡化版本，非常適合于低成本的無線自組織網絡的路由。和其他技術一樣， ZigBee 網絡層的主要功能是路由，路由算法是它的核心。在 MAC 層當中還規(guī)定了兩種信道接入模式，一種是信標 (beacon)模式，另一種是非信標模式。因此綜合起來， 具有性能比較好的物理層。 ZigBee工作在三種頻帶上，分別是用于歐洲的 868MHz 頻帶，用于美國的 915MHz 頻帶，以及全球通用的 頻帶，但這三個頻帶的物理層并不相 同，它們各自的信道帶寬分別是 ,2MHz 和 5MHz，分別有 1 個， 10 個和 16 個信道。兩年之后， ZigBee 的第一個規(guī)范 誕生，但這個規(guī)范推出的比較倉促，存在一些錯誤，并不實用。 ZIGBEE 灌溉控制系統(tǒng)通過將傳感 器和芯片以網狀埋設于農田各地，在通過無線傳輸將農田信息傳遞至控制系統(tǒng)，然后再由控制系統(tǒng)分析數據，從而實現自動灌溉。北美、澳大利亞韓國等國家和地 區(qū)都已有發(fā)展成熟并形成系列的灌溉控制器產品，微灌方式普遍采用計算機控制，埋在地下的濕度傳感器可以傳回有關土壤水分的信息，還有的傳感器系統(tǒng)能通過檢測植物的莖和果實的直徑變化來決定對植物的灌水間隔。即使部分地方有自動灌溉控制系統(tǒng)，但是并沒有實現高效節(jié)能的自動化，只是根據經驗來按時定量地進行灌溉，這樣并不能實現向高效化為目標發(fā)展的農業(yè)現代化。從農業(yè)的長遠發(fā)展來看，灌溉 系統(tǒng)是一個很關鍵的問題。 針對節(jié)水灌溉受多種因素影響難以建立精確控制模型的特點 , 為了 實現 作物的自動、 適時 與適量灌溉 , 設計了基于 ZigBee 和模糊控制決策的全自動灌溉系統(tǒng)。 自動灌溉 。 ZIGBEE 無線傳感器是作為灌溉系統(tǒng)控制和管理的有效工具，它便于操作，又可以提高操作的精確性，并且只要實現了自動控制系統(tǒng)，對操作員也不需要過高的要求。 日本，以色列以及歐美等農業(yè)發(fā)達國家都已實現了農業(yè)的自動化， 而他們發(fā)展自動化的一個重要途徑就是灌溉系統(tǒng)的自動化控制。通過 ZIGBEE 無線傳感器測量農田的周邊環(huán)境信息來實現農業(yè)灌溉的自動化控制。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。 “ZigBee”可以看作是一個商標，也可以看作是一種技術，當把它看作一種技術的時候，它表示一種高層的技術，而物理層和 MAC 層直接引用 。直接序列擴頻技術具有一定的抗干擾效果，同時在其他條件相同情況下傳輸距離要大于跳頻技術。ZigBee/ 的網絡所有節(jié)點都工作在同一個信道上，因此如果鄰近的節(jié)點同時發(fā)送數據就有可能發(fā)生沖突。 MAC層往上就屬于 ZigBee 真正定義的部分了，我們可以參看一下 ZigBee 的協議棧。其實有很多地方仔細一想，就可以發(fā)現 ZigBee 和蜂群的許多暗合之處。而綁定是用于把兩個 “ 互補的 ” 應用 聯系在一起，如開關應用和燈的應用。據了解，在最新的ZigBee2021 協議棧規(guī)范當中，將會引入一個新的特性 —— 頻率捷變(frequencyagility)，這也是 ZigBee 加強其可靠性的一個重要特性。在這種情況下， ZigBee 的網絡有可能依靠普通的電池連續(xù)運轉一兩年。 四、 ZIGBEE 應用分析 作為一種低速率的短距離無 線通信技術， ZigBee 有其自身的特點，因此應該有為它量身定做的應用，盡管在某些應用方面可能和其他技術重疊。總之，世界農業(yè)現代化是與工業(yè)化、城市化相伴而生的，其實質和核心是化 “農 ”，就是農民比重大幅減少、農業(yè)比重大幅下降、城市化水平大幅提高的歷史演進過程。 第二節(jié) 需求分析 一、 功能需求 ZIGBEE 灌溉自動控制系統(tǒng)是要以控制系統(tǒng)為核心來實現整個灌溉系統(tǒng)的運行和操作。 在這個系統(tǒng)中，用戶輸入數據后，如圖 數據傳輸到協調器，協調器分析處理數據后將數據傳輸至 ZIGBEE 無線傳感器，再由傳感器控制水泵灌溉，之后傳感器收集環(huán)境信息和灌溉數據反饋給協調器，再由協調器分析數據，如果異常則彈出警告，正常則傳輸至數據庫 ，最后由數據庫將采集的信息顯示到操作員界面。 數據信息采集：顯示在操作員界面上的數據，比如：上次總灌溉量和累計灌溉量、已執(zhí)行的灌溉信息等，操作員可通過這些信息分析灌溉農田的情況。 為實現這一功能，必須知道每個傳感器節(jié)點的網絡地址，這就需要每個傳感器設備在加入網絡后把網絡地址發(fā)送給協調器，協調器收到傳感器網絡地址后建立地址表存儲起來，以便用戶要求采集數據時依 據地址表來采集每個傳感器的 數 據。這時，需要把該數據存到臨時數組里，依據地址表采集下一個傳感器的數據信息，待把整個監(jiān)測區(qū)域的傳感器數據采集完畢后，根據臨時數組里的數據做融合，并把最終結果顯示給用戶。物理地址的長度限制在四個無符號字節(jié)以內。 void saveAddress(mrfiPacket_t *frame)： AP 存放加入進來的終端設備地址。 addr_t const *nwk_getAPAddress(void)：取回設備網絡的地址，即設備所在 AP 的地址。 開 始設 備 初