【正文】 reless sensor networks；Temperature acquisition第1章 緒 論 作品背景及意義在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中，溫度是一個非常重要的一個測量參數(shù)。 高壓電氣設(shè)備，由于故障試手段有限，特別在開關(guān)箱和封閉母線內(nèi)溫度超限點更不易被發(fā)現(xiàn)。工業(yè)控制：工廠環(huán)境當(dāng)中有大量的傳感器和控制器，可以利用ZigBee技術(shù)把它們連接成一個網(wǎng)絡(luò)進行監(jiān)控，加強作業(yè)管理，降低成本。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。其中涵蓋了半導(dǎo)體生產(chǎn)商、IP 服務(wù)提供商、消費類電子廠商及 OEM 商等，例如 Honeywell、Eaton 和 Invensys Metering Systems 等工業(yè)控制和家用自動化公司，甚至還有像Mattel之類的玩具公司。 溫度測量早期測溫技術(shù)采用線式熱電耦、熱電阻、半導(dǎo)體溫度傳感、感溫電纜等技術(shù)、紅外線測溫，之后隨著技術(shù)發(fā)展有了光纖測溫，到現(xiàn)在日趨成熟的無線測溫技術(shù)?？傊谖磥淼臏囟缺O(jiān)控領(lǐng)域當(dāng)中，無線測溫技術(shù)必將成為其重要的組成部分。第2章 系統(tǒng)方案 總體方案系統(tǒng)主要由PC機，手機端客戶端，ZigBee通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊組成?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 ZigBee通信模塊基于ZigBee協(xié)議實現(xiàn)上下位機之間的數(shù)據(jù)傳輸，在應(yīng)用中采用ZStack協(xié)議棧進行協(xié)議編程。MFC(Microsoft Foundation Classes)，是一個微軟公司提供的類庫（class libraries），以C++類的形式封裝了Windows的API，并且包含一個應(yīng)用程序框架，以減少應(yīng)用程序開發(fā)人員的工作量。系統(tǒng)通過人機界面將地理分布圖、接點溫度運行參數(shù)、預(yù)告警信息、歷史參數(shù)等通過圖形、曲線、等形式直觀顯示，為決策層提供最直接可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，盡可能消除不可控因素?！?16。圖 41 ZigBee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖1. 物理層物理層由半雙工的無線收發(fā)器及其接口組成，主要作用是激活和關(guān)閉射頻收發(fā)器；檢測信道的能量；顯示收到數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量；空閑信道評估；選擇信道頻率；數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送。應(yīng)用支持子層維護了一個綁定表，可以定義、增加或移除組信息；完成64位長地址（IEEE地址）與16位短地址（網(wǎng)絡(luò)地址）一對一映射；實現(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)的分割與重組；應(yīng)用支持子層連接網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，是它們之間的接口。它負責(zé)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，并為接收到的數(shù)據(jù)尋找相應(yīng)的目的端點。Zigbee設(shè)備都有一個64位的IEEE地址，IEEE地址是唯一的絕對地址，設(shè)備可以用這個地址在PAN中進行通信，但在設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)后，協(xié)調(diào)器后會為它分配一個16位的網(wǎng)絡(luò)地址，網(wǎng)絡(luò)地址只在該網(wǎng)絡(luò)內(nèi)是唯一的，是相對地址，設(shè)備也可以用這個網(wǎng)絡(luò)地址在PAN內(nèi)進行通信。1. 網(wǎng)絡(luò)尋址ZStack使用一種分布式的地址分配方式來分配網(wǎng)絡(luò)地址，這種方式確保所有的網(wǎng)絡(luò)地址在網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。MAX_ROUTERS數(shù)決定了協(xié)調(diào)器或者路由器下面可以有幾個路由器子節(jié)點。byte CskipChldrn[MAX_NODE_DEPTH+1]={5,5,5,5,5,0}。//目的節(jié)點的端口號為10=0x796f；//目的節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)地址2) 廣播模式廣播模式是將數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點。//協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)地址固定為0x0000；2. 綁定綁定是指一個節(jié)點與另外一個或幾個節(jié)點間建立地址映射的一種尋址方式。ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由具有自我修復(fù)的功能，如果某一路連接斷掉了，將啟用路由發(fā)現(xiàn)過程，發(fā)現(xiàn)一條新鏈路到目的節(jié)點。GenericApp_TransID, AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS ) { // Successfully requested to be sent. } else { // Error occurred in request to send. }發(fā)送的是指針theMessageData中的字節(jié)，字節(jié)數(shù)為(byte)osal_strlen(theMessageData)+1。 //組IDuint16 clusterId。}afIningMSGPacket_t。 圖45 PC中測溫界面第5章 硬件設(shè)計本系統(tǒng)涉及的基本硬件有：zigbee通信模塊CC25無線測溫模塊DS18b手機和電腦終端，如圖51所示。DS18B20的配置寄存器如表51所示。 VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。圖 55溫度傳感器模塊硬件結(jié)構(gòu)圖 GHz DSSS（直接序列擴頻）射頻收發(fā)器核心和1個8051控制器，它具有32/64/128 kB可選擇的編程閃存和8 kB的RAM，還包括ADC、定時器、睡眠模式定時器、上電復(fù)位電路、掉電檢測電路和21個可編程I/O引腳，這樣很容易實現(xiàn)通信模塊的小型化。圖58 CC2530電路圖 終端PC機及手機本系統(tǒng)對于終端模塊的要求不高，PC終端目前主流的配置即可滿足需求，手機終端要求為andriod平臺。 //數(shù)據(jù)處理 Delay_nus(10000)。協(xié)調(diào)器的程序流程如圖64所示。……}（3） 發(fā)現(xiàn)和綁定傳感器設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)后將試圖發(fā)現(xiàn)和綁定它自己到一個中心收集設(shè)備。 MY_START_EVT ){zb_StartRequest()。 MY_REPORT_TEMP_EVT ){// 讀取溫度值pData[0] = TEMP_REPORT。CONST uint8 strDevice[] = 0x。private EditText mTemp1。//用于燈狀態(tài)標識……dialogTemp = new (this)。//設(shè)置按返回鍵是否響應(yīng)返回 ()。 mTemp4 = (EditText)()。 (您按下了2號開關(guān)，2號燈被熄滅！)。隨后再進行上電檢測,用萬用表測試是否有短路現(xiàn)象,電源通電情況是否正常,各個模塊是否能夠正常工作等。協(xié)調(diào)器節(jié)點PC 機相連，在PC機上顯示當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)和實時曲線，同時也可在手機上無線監(jiān)測。在傳感器的選型上,選擇了可靠性高,在滿足性能要求的情況下價格低廉。上位機由VC++，ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器通過串口將節(jié)點地址信息和當(dāng)前溫度值傳給上位機，上位機提取出地址和溫度值，并實時的顯示出來并傳送給客戶端，同時繪出溫度變化的折線圖，反映溫度變化的趨勢。圖772為PC機界面測試結(jié)果，其中圖71為測溫前的系統(tǒng)界面，圖72為測溫過程中的截圖，℃ 圖71 PC機客戶端測溫前截圖 圖72 PC機客戶端測溫后截圖圖774為PC機界面測試結(jié)果，其中圖73為測溫前的系統(tǒng)界面，圖74為測溫過程中的截圖，℃ 圖73手機客戶端聯(lián)網(wǎng)截圖 圖74 手機客戶端測溫后截圖第8章 特 色本設(shè)計的主要特色如下：人機交互、操作簡單。首先對硬件電路板進行檢測。 (您按下了2號開關(guān)，2號燈被點亮！)。 mTemp2 = (EditText)()。 } public void onClick(View v) { et = (EditText)()。//用于存放溫度數(shù)值private String AlarmFlag[]。 //寫信息到串口}} 手機終端顯示模塊本模塊主要實現(xiàn)PC機與客戶端手機的數(shù)據(jù)通信，程序流程如圖65所示。}收集節(jié)點接收到傳感器設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)包后，通過串口傳輸?shù)絇C機。通過函數(shù)zb_HandleOsalEvent()完成用戶定義的事件。void zb_HandleOsalEvent( uint16 event ){uint8 pData[2]?！瓆if ( keys amp。如果新建網(wǎng)絡(luò)成功，允許協(xié)調(diào)器設(shè)定為綁定。 } void read_data(UINT8 * pSensorValue)// 讀取溫度void DataChange(UINT8 * pSensorValue,UINT8 * pChBuf) //數(shù)據(jù)處理void ds18b20_main(){ while(1) { read_data(sensor_data_value)。DVDD1 39 電源（數(shù)字） 2V– 數(shù)字電源連接DVDD2 10 電源（數(shù)字） 2V– 數(shù)字電源連接GND 接地 接地襯墊必須連接到一個堅固的接地面。CC2530有兩個端口分別為TX/RX，RF端口不需要外部的收發(fā)開關(guān)，芯片內(nèi)部已集成了收發(fā)開關(guān)。在天線設(shè)計方面，使用了TI的參考設(shè)計方案—反向F型天線。 GND為電源地；216。12位數(shù)據(jù)存儲在18B20的兩個8比特的RAM中，二進制中的前面5位是符號位，如果測得的溫度大于0， 5這位為0，；如果溫度小于0，這5位為1。1. 安裝所需要的工具套件Android SDKEclipse IDE for Java EE DevelopersJDK2. 安裝好之后進行編程開發(fā)。 //是否使用安全模式uint32 timestamp。typedef struct{osal_event_hdr_t hdr。GenericApp_epDesc, GENERICAPP_CLUSTERID, (byte)osal_strlen( theMessageData ) + 1, (byte *)amp。當(dāng)一個路由器收到從一個節(jié)點發(fā)往另一個節(jié)點的數(shù)據(jù)包，網(wǎng)絡(luò)層根據(jù)以下步驟來轉(zhuǎn)發(fā)這個包：如果目的地是這個路由的鄰居（包括是其子節(jié)點），這個包將被直接發(fā)送的目的地；否則，這個路由器將檢查自己的路由表來找到相應(yīng)的目的地的路由表記錄。=10。在ZStack中的尋址方式可以這樣來設(shè)置：=Addr16Bit。byte CskipChldrn[MAX_NODE_DEPTH+1]={5,5,5,5,5,0}。MAX_CHILDREN決定了協(xié)調(diào)器或者路由器可以有幾個孩子節(jié)點。ZStack還可通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)無線下載節(jié)點更新程序，具備定位感知功能等等。樹型網(wǎng)絡(luò)可以使用網(wǎng)絡(luò)信標通信，路由器和終端節(jié)點以跟蹤信標的方式與協(xié)調(diào)器通信；也可以使用非信標方式通信，終端節(jié)點定時輪詢路由器或協(xié)調(diào)器來提取自己的信息。ZDO是一個特殊的應(yīng)用對象，它駐留在每一個ZigBee節(jié)點上，其端點編號固定為0。4. 應(yīng)用層應(yīng)用層包括三部分：應(yīng)用支持子層（APS）、ZigBee設(shè)備對象（ZDO）和應(yīng)用框架（AF）。Zigbee協(xié)議棧每一層負責(zé)完成所規(guī)定的任務(wù)，并且向上層提供服務(wù)，各層之間的接口通過所定義的邏輯鏈路來提供服務(wù)。 測量溫度范圍：25 ℃～+125 ℃216。無線測溫系統(tǒng)的采集終端可準確地并及時的顯示溫度的變化，為控制提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。 是Android123開發(fā)站點設(shè)計的一款應(yīng)用調(diào)試工具，相對于手機優(yōu)化大師的手機端而言，它將同樣的功能運行在Windows PC上，除了常規(guī)的批量下載Android開發(fā)環(huán)境SDK、NDK、JDK、Eclipse、Cygwin等必備開發(fā)工具外，開發(fā)者可以通過它方便的查看Logcat、編輯SQLite數(shù)據(jù)庫，以及Terminal終端命令執(zhí)行在電腦上。 數(shù)字溫度計的分辨率可以從9位到12位選擇；216。DS18B20采用T092三角封裝。第五章是硬件設(shè)計，包括DB18B20及CC2530的相關(guān)介紹和設(shè)計第六章是軟件設(shè)計，包括軟件的總體