【正文】 本系統(tǒng)的設計符合了課題要求，滿足了最初的需要 。我們就可以讀取來自終端節(jié)點的溫度了。 Ds18b20Write(0xcc)。//設置與 DS18B20 相連的 I/O 管腳為輸入 if(Ds18b20Data == 1) Value |= 0x80。i8。 //數(shù)據(jù)線拉高 Ds18b20Delay(6)。i++) { if((infor amp。 if ( AF_DataRequest( amp。 . . 圖 56 采集節(jié)點的軟件流程圖 采 集節(jié)點上電初始化后，首先檢測范圍內(nèi)的無線網(wǎng)絡，并加入到網(wǎng)絡中，然后判斷網(wǎng)絡 狀 態(tài) 改 變 事 件 ZDO_STATE_CHANGE 是 否 發(fā) 生 ， 如 果 發(fā) 生 執(zhí) 行SampleApp_SendPeriodicMessage 函數(shù)實現(xiàn)對溫度的檢測并將檢測的溫度信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器設備，然后設置 1s 后觸發(fā) SampleApp_SendDataEvt 事件，之后每 1s 執(zhí)行一次SampleApp_SendDataEvt 事件。 //ASCII 碼發(fā)給 PC 機 HalUARTWrite(0,\n,1)。 DS18B20 與 CC2530 的 P2_0 管腳相連接。 如圖 53所示即為串口轉(zhuǎn)換的電路設計 。協(xié)調(diào)器和終端設備的區(qū)別僅在于協(xié)調(diào)器沒有溫度采集的傳感器部分， 而是加上了和 PC 機進行通信的串口部分（終端設備也可以有這個部分）。同一網(wǎng)絡中至少需要一個協(xié)調(diào)器，也只能有 1 個協(xié)調(diào)器，負責各個節(jié)點16 位地址分配（自動分配） 一個或多個路由器及許多個終端節(jié)點組成，這樣才能完成網(wǎng)絡的 搭建，路徑的分配和數(shù)據(jù)的采集及傳輸任務 [11]。 圖 41 安裝截面圖 提示要求輸入 License，由 IAR ，如圖 42所示，選項正確后生成 License,復制到 License處。 DS18B20 管腳介紹 DS18B20有兩種封裝：三腳 TO92 直插式和八腳 SOIC 貼片式，封裝引腳見圖 32所示。支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。 CC2530的睡眠模式和其與工作模式超短的激活轉(zhuǎn)換時間，使得其 RF模塊成為針對超長電池使用壽命應用的理想解決方案。 非信標模式下， ZigBee標準采用父節(jié)點為子節(jié)點緩存數(shù)據(jù)，終端節(jié)點主動向其父節(jié)點提取數(shù)據(jù)的機制，實現(xiàn)終端節(jié)點的周期性(周期可設置 )休眠。節(jié)點之間的數(shù)據(jù)路由只有唯一的一個路徑，沒有可選擇的路徑，假如發(fā)生鏈路中斷時，那么發(fā)生鏈路中斷的節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信也將中斷，此外協(xié)調(diào)器很可能成為整個網(wǎng)絡的瓶頸。 （ 1）協(xié)調(diào)器 在各種拓撲形式的 ZigBee的網(wǎng)絡中，有且只有一個協(xié)調(diào)器節(jié)點，他負責網(wǎng)絡所使用的頻率通道、建立網(wǎng)絡并在其他節(jié)點加入網(wǎng)絡、提供信息路由、安全管理和其他服務。 安全服務提供層（ SSP層） 安全服務提供者 SSP(Security Service Provider)向 NWK層和 APS層提供安全服務。 NWK 層從概念上包括兩個服務實體：數(shù)據(jù)服務實體和管理服務實體。確認幀的序列號應該與被確認幀的序列號相同，并且負載長度應該為零。 MAC 子層負載具有可變長度，具體內(nèi)容由幀類型決定 [7]。 在非信標使能方式中，終端器件利用無槽 CSMA/CA 將 MAC 命令請求控制信息給協(xié)調(diào)器，若協(xié)調(diào)器有數(shù)據(jù)要傳送，也是利用無槽 CSMA/CA 方式將資料傳出。正如字面意思所述，信標幀在整個超幀結(jié)構(gòu)中的地位就好比燈塔的導航 作用一樣，不僅界定了超幀的起始以用來設定固定分配時隙周期的有無以及其長度，換言之，信標幀決定了超幀的構(gòu)架。 MAC 層 MAC 層提供兩種服務： MAC 層數(shù)據(jù)服務和 MAC 層管理服務。數(shù)據(jù)碼片采用半正弦脈沖波形的偏移正交四相相移鍵控技術(shù)（ OQPSK）調(diào)制。這些信道的中心頻率定義如下： Fc =868． 3MHz， k=0； （ 21） Fc=906MHz+2(k1)MHz， k=l， 2，? 10； （ 22） Fc=2405MHz+5(k11)MHz， k=1l， 12，? 26。 圖 21 協(xié)議棧結(jié)構(gòu) 物理層 物理層定義了物理無線信道和與 MAC 層之間的接口，提供物理層數(shù)據(jù)服務和物理層. . 管理服務。無線傳 感器網(wǎng)絡的節(jié)點通常由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊構(gòu)成。 . . （ 5）路由算法： Zigbee的路由是基于 Ad Hoe按需距離矢量 (AODV算法 )路由算法，這樣 ZigBee的網(wǎng)狀網(wǎng)絡建立與數(shù)據(jù)傳播方式和 Ad Hoe網(wǎng)絡很類似。 同時， ZigBee規(guī)范及其應用仍在不斷的發(fā)展和完善之中，眾多廠商、高校和研究機構(gòu)都對 ZigBee技術(shù)展現(xiàn)了極大的研究興趣，進行了大量的研究工作。 (3)軍事領域 ： 由于無線傳感器網(wǎng)絡具有密集型、隨機分布的特點，使其非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，使其非常適合應用于惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學攻擊等多方面用途。 國內(nèi)的一些大學也在積極開展 Zigbee 技術(shù)的組網(wǎng)和實現(xiàn)，利用國外廠商的開發(fā)平臺和芯片建立 Zigbee 網(wǎng)絡，應用于智能家居，無線抄表和物流管理方面。于是， Chipcon CC2420+ZStack就成為從事 ZigBee開發(fā)人員的最佳選擇。 ZigBee正是這種技術(shù)的商業(yè)化命名，這個名字來源于蜂群使用的賴以生存和發(fā)展的通信方式。其主要組成部分是集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的節(jié)點，各節(jié)點通過協(xié)議自組成一個分布式網(wǎng)絡，再將采集來的數(shù)據(jù)通過優(yōu)化后經(jīng)無線電波傳輸給信息處理中心。 現(xiàn)如今，無線傳感器網(wǎng)絡 被認為 21 世紀最具有影響力的改變世界的 10 大技術(shù)之一。 各種總線技術(shù)，局域網(wǎng)技術(shù)等有線網(wǎng)絡的使用的確給人們的生產(chǎn)和生活帶來了便利，改變了我們的生活，對社會的發(fā)展起到了極大的推動作用。就這樣，無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)漸漸走近進了我們的視野。最新的發(fā)展方向在于減小體積，簡化布局以及在低能條件下盡可能延長生命周期。 實驗表明 ， 在溫度監(jiān)測過程中 ， 該系統(tǒng)能靈活組網(wǎng) ， 測量精確。并且，對于我們這些實踐經(jīng)驗不足、理論知識學習比較淺顯的大學生來說，以 ZigBee 這種通信數(shù)據(jù)量不大、低數(shù)據(jù)傳輸率、低成本、低功耗而且具有安全可靠性的這種無線通信技術(shù)為無線傳感器網(wǎng)絡的組網(wǎng)通信方式的研究對象，既不會太過艱難，也不會流于淺表，最為合適不過。因此 ， 一些典型的無線應用 產(chǎn)品順勢而生 ，如：無線智能家居，無線抄表，無線點菜，無線數(shù)據(jù)采集，無線設備管理和監(jiān)控，汽車儀表 數(shù)據(jù)的無線讀取等等。由大量節(jié)點組成的面向任務的分布式網(wǎng)絡，綜合了傳感器、嵌入式計算、現(xiàn)代網(wǎng)絡及無線通信、分布式信息處理等多領域技術(shù)，通過各類微型傳感器對信息目標進行實時監(jiān)測，由嵌入式微處理器對信息進行加工處理，并通過無線通信網(wǎng)絡將信息傳送至遠程用戶，然后通過相應的規(guī)則進行。 . . 國內(nèi)外發(fā)展和應用現(xiàn)狀 國外對無線傳感器網(wǎng)絡，尤其是 Zigbee技術(shù)的研究起步較早，研究也較成熟。 Wireless等，其中以 Figure8特別是與我們?nèi)粘Ｉ钕嚓P(guān)的及距離無線組網(wǎng)技術(shù)的研究和應用。 現(xiàn)如今有種系統(tǒng)通過在鞋、家具以家用電器等家中道具和設備中嵌入半導體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。對于這種新興的近距離、低功耗、低傳輸率的技術(shù)，人們把更多的目光投向了無線組網(wǎng)技術(shù)方面的研究，為下一步無線網(wǎng)絡化智能傳感器的研制做準備。另外， Jennie公司的 JenNET應用在路燈控制、環(huán)境監(jiān)控、生產(chǎn)線數(shù)據(jù)收集，以及 ZigBee結(jié)合 RFID等。隨著 Zigbee 功能的強大和開發(fā)的完善，它本身的特性決定它將是未來將大量使用于小至居民家庭大至軍事和航天事業(yè)方面。IEEE ZigBee協(xié)議的物理層（ PHY）和媒體訪問控制層（ MAC層）協(xié)議。 IEEE 規(guī)范定義了 27 個物理通道，新到編號從 0 至 26，每個具體的信道對應著一個中心頻率，覆 蓋了以上的 3 個不同的頻段。 在 PHY 層有關(guān)函數(shù)中 ，①傳輸能量（ POWER），②傳輸中心頻率的兼容性及頻率穩(wěn)定度 (標識了無線解碼器工作頻率的穩(wěn)定程度 )，③接收器之感度，④接收信號強度指示的測量時較為重要的參數(shù)。 表 21 PPDU格式 字 節(jié) 1 1 可變 前同步碼 （ preamble） 幀定界符 （ SFD） 幀長度 (7 bit) 保留 (1 bit) 物理層數(shù)據(jù) (PSDU) 同步頭 (SHR) 物理層報頭 (PHR) 物理層凈荷 (PHY payload) 同步報頭 由前同步碼和幀定界符組成，用于獲取符號同步、擴頻碼同步和幀同步。周期性進入休眠期關(guān)閉信道接入，則節(jié)省了網(wǎng)絡的能耗。如圖 25。每個 MAC 子層的幀都由幀頭、負載和幀尾三部分組成。數(shù)據(jù)負載傳到 MAC 層時，被稱為 MSDU。命令幀主要完成三方面的功能：把設備關(guān)聯(lián)到PAN 網(wǎng)絡，與協(xié)調(diào)器交換數(shù)據(jù)，分配 GTS，可以 用于組建 PAN 網(wǎng)絡，傳輸同步數(shù)據(jù)等 。一個設備允許最多 240個用戶自定義應用對象，分別指定在端點 l至端點 240上。節(jié)點類型是網(wǎng)絡層的概念，反映了網(wǎng)絡的拓撲形式。 網(wǎng)絡拓撲形式 . . Zigbee協(xié)議標準中定義了三種網(wǎng)絡拓撲形式，分別為星形拓撲、樹形拓撲和網(wǎng)狀拓撲，如圖 27所示。 ZigBee的工作模式 ZigBee網(wǎng)絡的工作模式可以分為信標 (Beacon)模式和非信標 (Nonbeacon)模式兩種。 它結(jié)合了高性能的 DSSS (直接序列擴頻 ) 射頻收發(fā)器和一個高性能低功耗的 8051微控制器 ,適合 用于搭建功能健全價格低廉的網(wǎng)絡節(jié)點。 溫度傳感器介紹 DS18B20 是美國 DALLAS 半導體公司推 出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供處理器處理。測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以“一線總線”串行傳給 CPU，同時可傳送 CRC 校驗碼，具有極強的抗干擾糾錯能力。經(jīng)過測試， IAR 和 配合使用時從安 裝到開發(fā)都很友好。 圖 46 安裝驅(qū)動程序圖 安裝完成后，重新拔插仿真器，在設備管理器里找到 Chipcon SRF04EB， 說明驅(qū)動安裝完成，再 連 接 CC2530 開發(fā)板，按下 DEBUGGER 復位鍵，芯片指示燈亮（表示檢測到開發(fā)板上 CC2530 芯片），則完成連接工作。終端設備以 5S 為間隔，對溫度進行采集傳輸給協(xié)調(diào)器設備，協(xié)調(diào)器設備將接收的數(shù)據(jù)包進行處理通過串口發(fā)送給 PC 機串口調(diào)試助手進行顯示。 表 51 外接原件概況（不包括電源去耦電容器） 原件 描述 值 C251 RF 網(wǎng)絡匹配部分 18pF . . C261 RF 網(wǎng)絡匹配部分 18pF L252 RF 網(wǎng)絡匹配部分 2nH L261 RF 網(wǎng)絡匹配部分 2nH C262 RF 網(wǎng)絡匹配部分 1pF C252 RF 網(wǎng)絡匹配部分 1pF C253 RF 網(wǎng)絡匹配部分 C331 32kHz 晶振負載電容 15pF C321 32kHz 晶振負載電容 15pF C231 32kHz 晶振負載電容 27pF C221 32kHz 晶振負載電容 27pF C401 內(nèi)部數(shù)字穩(wěn)壓器的去耦電容 1uF R301 內(nèi)部偏置電容 56kΩ 圖 52 CC2530應用電路 協(xié)調(diào)器硬件設計 協(xié)調(diào)器是 ZigBee 組網(wǎng)的關(guān)鍵 ， 它由一個功能健全的節(jié)點來充當即 FFD， 相對的功能精簡的節(jié)點 （ RFD） 可以充當終端設備 。接口簡單，所以在測溫時受外界干擾小，可以提高測量的精確度。 switch ( pktclusterId ) { case SAMPLEAPP_POINT_TO_POINT_CLUSTERID: . . HalUARTWrite(0,Temp is:,8)。 } } 采集節(jié)點設計 終端節(jié)點是最簡單的一種設備，它可以是 FFD，也可以是 RFD，由于受到實驗條件的限制，本文采用的終端節(jié)點都是 FFD。SampleApp_TransID, AF_DISCV_ROUTE, . . AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS ) { } else { // Error occurred in request to send. } } void SampleApp_SendPointToPointMessage( void ) { uint8 T[2]。 . . Ds18b20OutputInitial()。//延時 50us } else { Ds18b20Data = 0。//設置與 DS18B2