【正文】 軟件仿真有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)了 Zigbee 的基本知識(shí)。同時(shí)，由于 ZigBee 技術(shù)組網(wǎng)方便，網(wǎng)絡(luò)容量大，可以滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上多點(diǎn)的溫度檢測(cè)，應(yīng)用前景比較廣泛。我們也可以通過(guò)偵聽(tīng)附近網(wǎng)絡(luò)的 ID，從而來(lái)確定自己且不會(huì)沖突的 ID。 N Y N Y Y N 嘗試 加入網(wǎng)絡(luò) 加入網(wǎng)絡(luò)成功？ 進(jìn)入休眠狀態(tài) 是否有數(shù)據(jù)要 發(fā) 送？ 發(fā)送數(shù)據(jù)包給父節(jié)點(diǎn) 系統(tǒng)喚醒并讀取溫度 數(shù)據(jù)包發(fā)送成功？ 傳感器節(jié)點(diǎn)初始化 基于 ZigBee 的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 圖 12 終端設(shè)備通信流程圖 上位機(jī)與協(xié)調(diào)器 之間的通信設(shè)計(jì) 協(xié)調(diào)器與上位機(jī)之間的通信是通過(guò) RS232 串口，傳輸速率為 9600bps，無(wú)校驗(yàn)位， 8 個(gè)數(shù)據(jù)位， 1 位停止位，流程圖如下。在 Router接收到超幀之后，協(xié)調(diào)器的 MAC 地址保存在路由器中，并通過(guò)這個(gè)地址向協(xié)調(diào)器發(fā)送一個(gè)關(guān)聯(lián)請(qǐng)求的包，請(qǐng)求的目的是為了尋求加入網(wǎng)絡(luò)。在完成這些之后，它就會(huì)掃描指定 的信道，選擇一個(gè)合適的信道，并且會(huì)為自己所在的網(wǎng)絡(luò)選擇一個(gè) PANID，然后進(jìn)行廣播網(wǎng)絡(luò) ID 號(hào)、信道等。 ZStack 協(xié)議棧由 main（）函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行，它總共做了兩件事；首先便是系統(tǒng)初始化，即由啟動(dòng)代碼來(lái)對(duì)硬件系統(tǒng)和軟件架構(gòu)的各個(gè)模塊進(jìn)行初始化，接下來(lái)開(kāi)始以輪轉(zhuǎn)查詢方式執(zhí)行操作系統(tǒng)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是將兩者通過(guò)操作系統(tǒng)結(jié)合到一起，協(xié)調(diào)有序地工作。本設(shè)計(jì)采用 RS232 串口將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)。電源模塊用于 CC2430 的數(shù)字 I/O 和部分模擬 I/O 的供電，供電電壓為 2． 0～ 3． 6 V。多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn) 分布于 于不同的監(jiān)測(cè)區(qū)域，每 個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn) 都 會(huì)先把數(shù)據(jù)傳 送 給匯聚節(jié)點(diǎn)， 接下來(lái) 匯聚節(jié)點(diǎn) 會(huì) 把數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳 送 給上位機(jī) ，上位機(jī) 做進(jìn)一步處理并顯示給用戶。這包括 ： 自動(dòng)基于 ZigBee 的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 前導(dǎo)幀發(fā)生器 、 同步字插入 /檢測(cè) 、 CRC16 校驗(yàn) 、 CCA、 信號(hào)強(qiáng)度檢測(cè) /數(shù)字 RSSI、連接品質(zhì)指示 (LQI) 和 CSMA/CA 協(xié)處理器。一個(gè) AES 協(xié)處理器被集成在CC2430 之中 ， 用來(lái) 支持 IEEE MAC 安全所需的（ 128 位關(guān)鍵字） AES 的運(yùn)行， 以 盡可能少的占用微控制器。 基于 ZigBee 的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 圖 5 CC2430引腳排列圖 CC2430 的尺寸只有 77mm 48pin 的封裝，采用具有內(nèi)嵌閃存的 微米 CMOS 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。通常是由以下兩個(gè)實(shí)體來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的服務(wù)： APS 數(shù)據(jù)實(shí)體(APSDE)和 APS 管理實(shí)體 (APSME)。 (6) 控制接收周期：為了能夠使 MAC 子層同步或者直接接收有關(guān)數(shù)據(jù)，我們必須嚴(yán)格限制一個(gè)節(jié)點(diǎn)的硬件射頻模塊接收數(shù)據(jù)時(shí)間周期。 (2)確定拓?fù)鋫鬏斅酚煞绞?。所以，? ZigBee 協(xié)議中定義 和 816/915MHz 2 個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn)，它們都使用直接序列擴(kuò)頻 (DSSS)序列技術(shù)，采用全球統(tǒng)一的 免費(fèi)頻段，不需要申請(qǐng) ISM 頻段，這使得 ZigBee 設(shè)備在推廣及降低生產(chǎn)成本方面都更加可行。網(wǎng)絡(luò)中所有的父節(jié)點(diǎn)需要為自己的子節(jié)點(diǎn)緩存數(shù)據(jù)幀，所有子節(jié)點(diǎn)的大多數(shù)時(shí)間都處于休眠狀態(tài)， 周期性的醒來(lái)與父節(jié)點(diǎn)握手以確認(rèn)自己仍處于網(wǎng)絡(luò)中，并向父節(jié)點(diǎn)提取數(shù)據(jù)，其從休眠模式轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸模式一般只需要 15ms。直接通信只可以在父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行 ，非父子關(guān)系的節(jié)點(diǎn)只能間接通信。 路由器（ Router） 當(dāng)采用樹(shù)型和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，需要用到路由器節(jié)點(diǎn)，它也可以加入?yún)f(xié)調(diào)器，是網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離延伸的必要部件。 安全服務(wù)提供者 SSP(Security Service Provider)向 NWK 層和 APS 層提供安全服務(wù)。 NWK 層從概念上包括兩個(gè)服務(wù)實(shí)體：數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體和管理服務(wù)實(shí)體。 PHY 層定義了無(wú)線射頻應(yīng)該具備的特征，提供了 、902MHz928MHz 和 2400MHz24835MHz 三種不同的頻段，分別支持 20kbps、 40kbps和 250kbps 的傳輸速率， 1 個(gè)、 10 個(gè)以及 16 個(gè)不同的信道 Ⅲ 。該標(biāo)準(zhǔn)以低能耗、低速率傳輸、低成本為重點(diǎn)目標(biāo)，為設(shè)備之間的低速無(wú)線互連提供了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，就是ZigBee 無(wú)線通信技術(shù)。 ZigBee 技術(shù)能融入各類電子產(chǎn)品，應(yīng) 用范圍橫基于 ZigBee 的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 跨全球的民用、商用、公共事業(yè)以及工業(yè)等市場(chǎng)。 此外， ZigBee 技術(shù)也可以應(yīng)用到汽車電子、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和軍事領(lǐng)域中。 自動(dòng)抄表：現(xiàn)在在大多數(shù)地方還是使用人工的方式來(lái)逐家逐戶進(jìn)行抄表， 十分 不方便。 ⑧傳輸距離遠(yuǎn)： 傳輸范圍一般介于 10～ 100 m 之間 ， 在增加 RF 發(fā)射功率后 ,亦可增加到 1～ 3 km。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)按照傳輸范圍來(lái)劃分，可分為無(wú)線廣域網(wǎng)、無(wú)線城域 網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)和無(wú)線個(gè)人域網(wǎng)。 temperature acquisition 基于 ZigBee 的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目錄 1 引言 .............................................................. 1 課題背景 ...................................................... 1 課題研究的目的和意義 .......................................... 2 國(guó)內(nèi)外研究概況 ................................................ 3 協(xié)議及所采用的芯片介紹 ..................................... 4 ZIGBEE概述 .................................................... 4 ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) ................................................ 6 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型 .............................................. 6 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问? .............................................. 6 工作模式 .................................................. 7 IEEE 規(guī)范 ............................................ 8 CC2430 芯片 .................................................. 10 CC2430 概述 ............................................... 10 CC2430 芯片的主要特點(diǎn) .................................... 12 ZIGBEE 的溫度采集系統(tǒng) ........................................ 12 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì) ............................................... 12 節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) ................................................. 13 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì) ..................................... 13 路由器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì) ..................................... 14 傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì) ..................................... 14 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ..................................................... 14 系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 ............................................. 15 ZIGBEE 設(shè)備建立通信網(wǎng)絡(luò)的流程圖 ................................ 15 協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計(jì) ............................................ 15 路由器軟件設(shè)計(jì) ............................................ 18 溫度傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) ........................................ 19 上位機(jī)與協(xié)調(diào)器之間的通信設(shè)計(jì) .............................. 20 上位機(jī)的功能簡(jiǎn)介 ......................................... 20 5 無(wú)線溫度采集系統(tǒng)的入網(wǎng) ........................................... 21 ....................................................... 22 參考文獻(xiàn) ........................................................... 23 致謝 ............................................................... 24 基于 ZigBee 的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 引言 在糧庫(kù)溫度控制系統(tǒng) 、冷庫(kù)溫 度 控 制 系統(tǒng)、智能化建筑控制系統(tǒng)、中央空調(diào)系統(tǒng)等眾多 溫度控制 系統(tǒng)中， 為了