【正文】 120 位密鑰 Bluetooth SIG 個人網絡 Wifi 11 6070mW 點到多點 WEP 加密 WIFI 聯(lián)盟 局域網 從表 21 中我們可以看出其他無線通信技術都只有一種工作頻段和單獨的傳輸速率，只有 Zigbee 可以在多種頻段下工作并且可以有多種傳輸速率；在功耗方面也是Zigbee 獨占鰲頭；并且在傳輸方式、安全方式、支持組織和主要用途多方面來看， Zigbee是最適合本次課題的。最后測試實物是否可行后進行時序的仿真，最后下載配置。結合了性能優(yōu)良的 RF 收發(fā)器、業(yè)界標準的增強型 8051CPU、最大 128KB 的可編程閃存和 8KB 的 設計方案 軟件設計 下載配置 焊接電路 軟件仿真 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計 (論文 ) 17 RAM。 [14]經過對市場中的傳感器各方面的比較，選用了 DS18B20 溫度傳感器測量環(huán)境的溫度；選用 MQ2 光照傳感器測量光照強度以及雨滴傳感器測量雨水。 DS18B20 的特點包括： ① 獨特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 ⑨ 標準安裝螺紋 M10X1, , G1/2”任選 。在雨滴傳感刮水系統(tǒng)中，用雨滴檢測傳感器檢測出雨量，并利用控制器將檢測出的信號進行變換，根據變換后的信號自動地按雨量設定刮水器的間歇時間， [17]以便隨時控制刮水器電動機 。對于中心節(jié)點，微控制器將無線模塊接收到的數(shù)據通過 232傳到上位機軟件顯示。當 RS=0、 R/W=1 且 E 為高電平時， BF 輸出到 DB7。 LCD1602 顯示模塊電路圖如圖 37 所示。而協(xié)調器的電源則是應用 USB 供電或者交流電供電， 如圖 36 所示。 ZigBee 的技術特性決定它將是無線傳感器網絡的最好選擇，廣泛用于物聯(lián)網，自動控制和監(jiān)視等諸多領域。同時，為了方便用戶使用，控制中心節(jié)點也可以單獨作使用，直接通過 LCD顯示屏觀察監(jiān)測數(shù)據。i++) { if(uart1_buf[i]==0x3a ) { //找到第一路數(shù)據包一幀數(shù)據 delay_ms(5)。 break。 addr = 0x02。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計 (論文 ) 27 } }。i63。 flg =0。 while(flg) { for(i=0。該開發(fā)套件模板能夠協(xié)助初學 者和設計人員快速評估及進行多種 Zigbee 應用開發(fā)，熟悉掌握硬件原理和協(xié)議棧。 節(jié)點程序設計流程與開發(fā)平臺 CC2530 簡介： ZigBee 是基于 無線標準研制開發(fā)的有關組網、安全和應用軟件方面的技術標準。在電源模塊的設計時，采用開關選擇是否選用外接電池供電或者電腦供電， [21]這樣可以在調試和燒寫程序的時候采用電腦供電，保持電壓的穩(wěn)定，在應用時采用電池供電。 [20]字符發(fā)生器 ROM：在 CGROM 中，模塊已經以 8 位二進制數(shù)的形式，生成了 5 8 的點陣的字符字模組字符字膜。 LCD12864 管腳接口圖如圖 36 所示。齊齊哈爾大學畢業(yè)設計 (論文 ) 20 發(fā)光二極管 TXLED， RXLED 用來觀察 MAX232 工作是否正常，是否會有數(shù)據通過該模塊。光照傳感器電路原理圖如圖 34 所示。 ⑦ 不銹鋼保護管直徑 Φ6。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數(shù)字測溫和控制領域。本次設計基于環(huán)境監(jiān)測，主要采集大氣的溫度，光照強度和雨水。多種處理任務可以在不同結構的處理器上執(zhí)行，任務的分配需要考慮可行性、性能、能量效率以及成本之間的折中問題。上位機齊齊哈爾大學畢業(yè)設計 (論文 ) 16 軟件是整 個室內監(jiān)控系統(tǒng)的中樞，實現(xiàn)對室內環(huán)境的集中控制與管理。但因其傳輸距離有限、傳輸方向局限大等特點，在應用上受到了很大的限制。 現(xiàn)在，需要新興公司正在推進 WiFi 網狀 網，其內 AP 被用作路由器，彼此自動發(fā)現(xiàn)，可經過幾跳轉發(fā)業(yè)務。目前在一個器具上增 加 WiFi 至少需要 15 美元。 Zigbee 技術 Zigbee 技術主要用于近距離無線連接和家庭局域網絡方面，其基礎是 協(xié)議， [10]該協(xié)議規(guī)定了物理層和低層次的 MAC 層協(xié)議，網絡層以上的協(xié)議和 API 的制定由 Zigbee 聯(lián)盟負責進行標準化。 應用層 ZigBee 應用層 (Application Layer,APL)主要包括應用支持子層 (Application Support SubLayer,APS)、 ZigBee 設備應用以及 ZigBee 設備對象。網絡層數(shù)據實體 (NWK layer data entity,NLDE)通過它相關的服務接入點 NLDE． SAP 來提供數(shù)據傳輸服務；網絡層管理實體 (NWK layer management entity,NLME)通過它相關的服務接入點 來提供管理服務。即通過 MAC 層公共部分予層 SAP(MAC Common Part SublayerSAP,MCPSSAP)為它提供數(shù)據照務；通過 MAC 層管理實 體 SAP(MAC subLayer Management EntitySAP,MLMESAP)為它提供管理服務。物理層的主要功能有：休眠和激活射頻收發(fā)器、選擇通信信道、對當前信道進行能量檢測、指示鏈路質量、清除信道評估以及無線數(shù)據的收發(fā)等等。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計 (論文 ) 8 圖 23 樹狀網絡拓撲結構圖 網狀網絡拓撲 網狀網絡是一個自由設計的拓撲結構，它的網絡優(yōu)點是自愈能力很強。在每個星狀網絡中， PAN 主協(xié)調器只能是唯一的，因而每個星型網絡的通信對于當前其他星型網絡來說，都是獨立的，所以，為保網絡的唯一性，應該選擇一個新的 PANID 號，這一特點是 Zi gBee 技術所特有的。它的傳輸速率為 20 到 250 kb/s，對于傳感器數(shù)據采集和控制的傳輸有一定優(yōu)勢。由于數(shù)據包開銷和處理延遲，實際的數(shù)據吞吐量會小于規(guī)定的比特率。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據速率、低成本。 第 2章 主要說明了 Zigbee 協(xié)議機器網絡基礎和工作模式，另外還對 zigbee 與其他幾種無線通信技術進行了比較。建立 智能溫 室數(shù)據采集 系統(tǒng)，可記錄成長過程中所有的環(huán)境變量情況以及 植物 成長情況并由專家系統(tǒng)實現(xiàn)遠程自動控制。 去年，海勃灣區(qū)千里山鎮(zhèn)團結新村興建了一棟智能溫室。 由于 Zigbee 技術具有以上所說的特點，因此 Zigbee 技術在短距離低速率電子設備之間的數(shù)據傳說應用廣泛。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠。 在家庭自動化、軍工領域和工業(yè)控制領域中， Bluetooth 雖然成本較低，成 熟度高，但是由于其僅有 10 的傳輸距離來說， Bluetooth 可以參與組網的節(jié)點太少。系統(tǒng)由傳感器節(jié)點、路由節(jié)點、中心節(jié)點和上位機監(jiān)測平臺組成。通過Zigbee 無線通信技術構建一個無線傳感器網絡。無線個人域網也叫做短距離無線網絡，比較普遍的短距離無線網絡傳輸技術有： Zigbee、 Wifi 以及 Bluetooth 也就是人們常說的藍牙等組成。這指的是相鄰節(jié)點間的距離。 ZigBee 提供了三級安全模式，包括無安全設定、使用訪問控制清單 (Access Control List, ACL) 防止 非法獲取數(shù)據以及采用高級加密標準 (AES 128)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。隨著全省經濟的跨越式發(fā)展，要實現(xiàn)農業(yè)增效、農民增收，就必須著力建設高效特色產業(yè)，走規(guī)?；洜I，實現(xiàn)農業(yè)現(xiàn)代化 。 在我國由于 部分農作物 對環(huán)境要求較高，一些地區(qū)無法 在冬季 室外栽培，大多采用大棚栽培，但對棚內的光照、溫度和濕度等環(huán)境的控制要求比較高，傳統(tǒng)的人工檢測和調節(jié)難度較大。 論文安排及組織結構 本文的安排如下： 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計 (論文 ) 4 第 1章 緒論簡單介紹設計的背景、目的和意義，以及國內外研究的概況和本設計的論文安排。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞， [3]由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡” (zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構成了群體中的通信。 的物理層支持空氣中 250kb/s 的速率，而 868/915MHz 的物理層支持空氣中 20kb/s 和 40kb/s 的傳輸速率。 采用直接序列擴頻技術 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)，它 的傳輸距離介于 10m 與 75 m 之間，這樣能夠增加 RF 發(fā)射功率，使其高達 500 m。首先，為作為網絡的 PAN 主協(xié)調器，應選擇一個具有全功能的設備（ FFD），然后再由它來建立一個新的網絡，以此來確定該網絡的唯一的一個 PAN 標識符，即 PANID 號。終端設備節(jié)點的特點是它只能與自己的父節(jié)點進行通信。 物理層 物理層的 任務是通過無線信道進行安全、有效的數(shù)據通信，同時為 MAC 層提供數(shù)據和管理服務。 如圖 24 所示， MAC 層通過兩個服務接入點 (Service Access Point， SAP)為它提供兩種不同的 MAC 層服務。這兩 [9]個服務實體分別為數(shù)據服務實體和管理服務實體。 最后， ZigBee 協(xié)調器還應該具備建立一個新網絡的功能，同時路由器以及終端節(jié)點在一個網絡中應提供輕便支持。目前應用的最為廣泛的無線通訊技 術有以下幾種。 使用 WiFi 的缺點包括功耗大、成本高、協(xié)議開銷大、需要接入點。要不，你就不得不安裝新的纜線和交換機。采用波長 850nm 的紅光作為傳輸介質，采用點到點通訊方式，通過紅外光脈沖和電脈沖的轉化實現(xiàn)通信，通訊距離在 1 米以內，傳輸速率為 16Mbps,是一種代替?zhèn)鹘y(tǒng)線纜傳輸?shù)挠行ㄓ嵎?式。當監(jiān)測區(qū)域較大時，可以通過增加路由器節(jié)點來保證網絡的連通性與魯棒性。它是節(jié)點的中央處理單元 (CPU)。 CC2530 芯片的主要特點如下： (1)工作頻帶： 2405MHz～ 2480MHz (2)支持 、 ZigBee20 ZigBee PRO 和 ZigBee RF4CE 等標準 (3)主控芯片： CC2530F256 (4)通信協(xié)議標準： IEEE (5)網絡拓撲結構：星狀、網狀 (6)數(shù)據傳輸速率： 250Kbps (7)天線模式：外置天線 (8)通信范圍： 300 米～ 450 米 (9)接收靈敏度： 97dBm (10)發(fā)射電流： 29mA (11)接收電流： 24mA (12)工作溫度： 40～ 85℃ (13)電源： ～ (14)模塊外形尺寸： 40 34mm 系統(tǒng)的數(shù)據采集 模塊 數(shù)據采集模塊的設計主要包括傳感器的選擇以及與微處理器的連接電路。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫， [15]高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。 ⑥ 測量結果以 9~12 位數(shù)字量方式串行傳送 。數(shù)據傳輸使用標準的 IC 總線，按照時序要求操作起來也非常方便。串口芯片選擇 MAX232， MAX232 配備專 有的低漏失電壓發(fā)射器輸出狀態(tài)，通過雙電荷泵，在 至 供壓下，表現(xiàn)出真正的 RS232 協(xié)議器件性能，這些器件只需 4 個 的外部小電容， [18]用于電荷泵。 11 腳背光正極，12 腳背光負極。顯示數(shù)據寄存器（ DDRAM）： DDRAM 存儲器顯示字符的字符碼，其容量的大小決定模塊最多可顯示的字符數(shù)目。 由于仿真器可以提供穩(wěn)定的電壓，也可以選擇匹配電源。 STC12C5A60S2 系列單片機幾乎包含了數(shù)據采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)。通過 USB 接口連接電腦，具有代碼高速下載，在線調試，斷點、單步、變量觀察，寄存器觀察等功能，實現(xiàn)對 CC2430/CC2530系列無線單片機實時在線仿真、調試。 flg=1。 zigbee_buf[3]= uart1_buf[i+4]。 while(flg) { for(i=0。 break。 zigbee_buf[0]= uart1_buf[i+1]。 } } } return addr。 addr = 0x01。因此，協(xié)調器節(jié)點的軟件主要由以下幾個模塊組成： Zigbee 數(shù)據收發(fā)模塊 此模塊的協(xié)議棧代碼是 TI 公司提供的，其符合 協(xié)議，下面分別是無線發(fā)收函數(shù)的程序。以美國 Ti 公司 CC2430/CC2530 芯片為代表的 Zigbee SOC 解決方案在國內高校企業(yè)掀起了一股 Zigbee 技術應用的熱潮。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計 (論文 ) 23 圖 36 供電模塊電路原理圖 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計