【正文】 過進(jìn)入休眠狀態(tài)來達(dá)到省電目的。 Router(路由器)路由器主要作用有:一是允許其他的設(shè)備加入本網(wǎng)絡(luò)，二是多跳路由可以協(xié)助它自己和終端設(shè)備的正常通訊。協(xié)調(diào)器也可以用來協(xié)助建立網(wǎng)絡(luò)中安全層和應(yīng)用層的綁定(bindings)。其特點(diǎn)是傳輸距離近、復(fù)雜度低、具有自組織性、功耗低、傳輸速率低、廉價(jià)等。然后，對(duì)設(shè)計(jì)所需要的重要程序講解，包括初始化程序、系統(tǒng)主控程序、子程序等。 文本結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)是通過傳感器和Zigbee模塊搭建完成一個(gè)利用Zigbee無線傳感技術(shù)的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀。老人、兒童、呼吸系統(tǒng)等疾病患者減少長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度的戶外活動(dòng)151200Ⅳ中度污染紅色進(jìn)一步加劇易感人群癥狀，會(huì)對(duì)健康人群的呼吸系統(tǒng)有影響。當(dāng)前，室內(nèi)空氣檢測(cè)的主要依據(jù)是《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》和 GB/T188832002和《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》GB503252013[[] 閆博,趙文吉. 北京市細(xì)顆粒物時(shí)空分布及與呼吸系統(tǒng)疾病相關(guān)分析[J]. 地理信息世界,2013,06:4248.]。據(jù)了解，空氣凈化器新國(guó)標(biāo)的“征求意見稿”已經(jīng)審批通過，有望在2015年上半年正式出臺(tái)。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀跟國(guó)外相比,我國(guó)近幾年才開始對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行研究,我國(guó)從事住宅室內(nèi)空氣污染的研究始于70年代。自2001年起,該檢測(cè)站年年都在全國(guó)范圍內(nèi)選擇上千個(gè)個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),對(duì)室內(nèi)空氣中的粉塵、氨氣、過敏源、苯化合物、人造纖維、煙草煙霧等10多種空氣污染物進(jìn)行檢測(cè)并公布檢測(cè)結(jié)果。所以，所有的室內(nèi)環(huán)境都必須進(jìn)行必要的空氣質(zhì)量檢測(cè)，尤其是公共場(chǎng)合。 Zigbee module。本設(shè)計(jì)是由傳感器、Zigbee模塊和上位機(jī)搭建一個(gè)基于Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀。室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)是剛興起的一個(gè)行業(yè)。關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量檢測(cè)；無線傳感網(wǎng)絡(luò)；Zigbee模塊；多點(diǎn)檢測(cè)AbstractWith the development of science and technology, air pollution has seriously affected people39。國(guó)外通過大量實(shí)驗(yàn)得出一個(gè)結(jié)論，室內(nèi)空氣質(zhì)量與人類的健康息息相關(guān)。 空氣質(zhì)量檢測(cè)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)代空氣污染問題的研究源于倫敦?zé)熿F事件?！备鶕?jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）2014年發(fā)布的一份報(bào)告，印度首都新德里是全球空氣污染最嚴(yán)重的城市。2013—2014年，中國(guó)建筑裝飾協(xié)會(huì)公布了一個(gè)的抽樣檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)告。最后，Zigbee通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)將接收的數(shù)據(jù)傳送到主控端進(jìn)行空氣質(zhì)量指標(biāo)的顯示和監(jiān)控。表12 空氣質(zhì)量指數(shù)級(jí)別空氣質(zhì)量指數(shù)AQI空氣質(zhì)量指數(shù)級(jí)別空氣質(zhì)量指數(shù)及表示顏色對(duì)健康的影響建議采取的措施050Ⅰ優(yōu)綠色空氣質(zhì)量令人滿意，基本無空氣污染。包括傳感器的采集和處理數(shù)據(jù)的程序、Zigbee終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器的收發(fā)信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議程序設(shè)計(jì)、上位機(jī)軟件讀取串口和顯示數(shù)據(jù)程序和安卓手機(jī)客戶端的應(yīng)用程序等等。第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，包括所選用的主控芯片，傳感器使用和功能介紹。、網(wǎng)絡(luò)安全和軟件應(yīng)用等方面的無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。 Coordinator(協(xié)調(diào)器)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。（2）開始組建一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)。 EndDevice(終端設(shè)備)終端設(shè)備沒有特定的維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的責(zé)任，它可以睡眠或者喚醒，因此它可以可以是一個(gè)電池供電設(shè)備?？梢钥闯觯坏〤oordinator節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)徹底不工作了。圖 22 樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀拓?fù)渚W(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由Coordinator、Router和EndDevice三部分組成，如圖23所示。(3)網(wǎng)絡(luò)容量大：一個(gè)Zigbee的網(wǎng)絡(luò)可以容納多達(dá)255個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其中，必須包括一個(gè)主控設(shè)備，其他的都是從屬設(shè)備。(8)自組織性和自愈能力：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)搜尋在其附近的節(jié)點(diǎn)，并且自動(dòng)與他們通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相連，最后共同組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。底層為上層提供服務(wù)：即由數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，管理實(shí)體提供所有的其他管理服務(wù)。 應(yīng)用層（APL）Zigbee應(yīng)用層框架由應(yīng)用支持層、Zigbee設(shè)備對(duì)象和制造商所定義的應(yīng)用對(duì)象三部分組成。第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案規(guī)劃本章主要是講室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀設(shè)計(jì)的總體規(guī)劃。圖 31 室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀資源層：是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的最下面的一層，它保證了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。對(duì)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫操作以及應(yīng)用程序的開發(fā)還不具備相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，因此，在本文的主要內(nèi)容中沒有過多介紹，只是擁有對(duì)該系統(tǒng)的整體構(gòu)想（如上所說），這將是本人或者其他有興趣者研究的方向。圖 32 室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀硬件總體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)主要的硬件設(shè)備包括：（1）傳感器每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)連接不同的傳感器，比如：DHT1MQMQ135等傳感器。協(xié)調(diào)器的角色主要涉及網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)和配臵。 主要元器件的選用 CC2530芯片、Zigbee應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)解決方案。除此之外。P0_P1_0P1_P2_0P2_4：數(shù)字I/O 端口；? P1_0、P1_1： 驅(qū)動(dòng)能力；? P2_P2_4： kHz XOSC。二氧化錫在氣體中電導(dǎo)率很低，它的電導(dǎo)率與污染氣體的含量成正比。第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本章對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀的硬件部分進(jìn)行了系統(tǒng)的講解，包括最小系統(tǒng)的電路描述和各個(gè)單元電路的設(shè)計(jì)思路。輸出端電壓為3V，Vout接電容C2，然后再接地。圖 43 時(shí)鐘電路圖 天線及巴倫配置電路巴倫，即平衡非平衡轉(zhuǎn)換器。圖 45 DHT111溫濕度傳感器模塊引腳連接圖 MQ135氣體傳感器MQ135傳感器內(nèi)嵌的氣敏材料是二氧化錫。DTH11溫濕度傳感器的DATA引腳與CC2530的P0_7引腳相連，MQ135氣體傳感器的DO引腳與CC2530的P0_6引腳相連。 Zigbee程序設(shè)計(jì) IAR Embedded Workbench軟件簡(jiǎn)介IAR Embedded Workbench 是1983年成立于1983年IAR Systems 公司為微處理器開發(fā)的一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境,支持ARM，AVR，MSP430等芯片內(nèi)核平臺(tái)。IAR Embedded Workbench初始頁面如圖51所示。IARZStack程序入口是main（）函數(shù)，main函數(shù)總共做了兩件事情。 // 關(guān)閉所有中斷 HAL_BOARD_INIT( )。 //初始化非易失變量 ZMacInit( )。系統(tǒng)上電后，( )函數(shù)實(shí)現(xiàn)硬件的初始準(zhǔn)備，其中包括關(guān)閉所有中斷、時(shí)鐘初始準(zhǔn)備、按鍵初始化、堆棧初始準(zhǔn)備、檢查芯片電壓是否正常、芯片各硬件模塊初始準(zhǔn)備、非易失變量初始準(zhǔn)備等等。系統(tǒng)初始準(zhǔn)備包括I/O口準(zhǔn)備、硬件準(zhǔn)備、驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)備等操作。 // 初始化電源管理系統(tǒng)osalInitTasks()。 //設(shè)置所分配的內(nèi)存空間單元值為 0 osal_memset( tasksEvents, 0, (sizeof( uint16 ) * tasksCnt))。當(dāng)完成上述初始化后，開始執(zhí)行osal_start_system(然后，就開始進(jìn)入輪循式事件處理，先比較事件優(yōu)先級(jí)，按照優(yōu)先級(jí)調(diào)用事件處理函數(shù)進(jìn)行事件處理。 } // 得到待處理的最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)索引號(hào) idx } while (++idx tasksCnt)。 // 保存未處理的事件 HAL_EXIT_CRITICAL_SECTION(intState)。圖 56 Hal 任務(wù)事件處理函數(shù) ZDApp 任務(wù)事件處理函數(shù)ZDApp 任務(wù)事件處理函數(shù)是由ZDApp_event_loop()控制，該函數(shù)主要負(fù)責(zé)ZDO狀態(tài)改變事件、網(wǎng)絡(luò)形成事件處理、系統(tǒng)消息事件、路由啟動(dòng)事件、網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)事件、網(wǎng)絡(luò)更新NV 事件和設(shè)備重啟事件的處理。但它并不是專門用于VC的，它也同樣用于VB，VJ，VID等編程語言[[] 郭云,陳圣林. 基于USB總線的溫度采集——應(yīng)用程序設(shè)計(jì)[J]. 科技致富向?qū)?2013,21:125.]。大致說來，Platform SDK是以Microsoft C/C++編譯器為核心，配合MASM工作，輔助的工具和文檔資料集合。溫濕度顯示板塊左側(cè)有個(gè)像溫度計(jì)一樣的顯示窗口，此窗口可以根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)模擬溫度變化。）。刷新部分分為手動(dòng)刷新按鍵和自動(dòng)刷新按鍵。每個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)檢測(cè)室內(nèi)空氣質(zhì)量的三個(gè)技術(shù)指標(biāo)，物理屬性溫度、濕度和化學(xué)屬性氨氣以及本化合物等污染物。Android系統(tǒng)由四層組成，一是應(yīng)用程序?qū)?，二是?yīng)用程序框架層，三是系統(tǒng)運(yùn)行庫層，四是Linux內(nèi)核層?，F(xiàn)在，已經(jīng)有比如C/C++、PHP、Android等組件。 // 初始化芯片各硬件模塊 osal_nv_init( NULL )。 //顯示設(shè)備信息 osal_start_system( )。}任務(wù)初始化程序：void osalInitTasks( void ){ uint8 taskID = 0。 // 初始化內(nèi)存分配系統(tǒng)osal_qHead = NULL。 // 確定 IEEE 地址 zgInit( )。使用Eclipse進(jìn)行安卓程序編寫需要添加adt組件，這樣Eclipse就可以和android sdk建立聯(lián)系[[] 殷西祥,趙思琪,秦曉安,[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2014,15:35923594+3587.附錄1Zigbee協(xié)調(diào)器實(shí)物圖：Zigbee傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖：附錄2主程序：int main( void ){ osal_int_disable( INTS_ALL )。主要用在移動(dòng)終端設(shè)備，如：智能手機(jī)、平板和手表等安卓設(shè)備。通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)，再發(fā)給Zigbee協(xié)調(diào)器。 圖 59 上位機(jī)程序顯示窗口用鼠標(biāo)指向標(biāo)題欄，然后右擊就會(huì)彈出一個(gè)菜單，顯示關(guān)閉、移動(dòng)和關(guān)于。系統(tǒng)設(shè)置。所對(duì)應(yīng)的文本框接收串口信息，并顯示溫濕度具體的數(shù)值。Zigbee的協(xié)調(diào)器是通過USB數(shù)據(jù)線連接電腦串口，因此需要電腦端安裝串口轉(zhuǎn)USB驅(qū)動(dòng)程序，然后，協(xié)調(diào)器將通過無線網(wǎng)絡(luò)接收到的信息傳送到電腦PC端。它包含了大部分的windows API函數(shù)，并且擁有一個(gè)應(yīng)用程序框架。圖 57 ZDApp 任務(wù)事件處理函數(shù) PC上位機(jī)程序設(shè)計(jì) VC++軟件簡(jiǎn)介Visual C++ ，是微軟公司發(fā)布的一種C++編譯器。在ZStack的事件處理中有三種任務(wù)事件處理函數(shù)，每種函數(shù)分別擔(dān)任不同類型的任務(wù)處理。 //進(jìn)入臨界區(qū) events = tasksEvents[idx]。最后，由工作模式轉(zhuǎn)入低功耗的休眠模式。Zstack所有的子系統(tǒng)都作為OSAL的一個(gè)任務(wù)來執(zhí)行，因此，在開發(fā)應(yīng)用層的時(shí)候，需要通過創(chuàng)建OSAL任務(wù)來運(yùn)行應(yīng)用程序。 //macTaskInit(0) nwk_init( taskID++ )。 // 設(shè)置有效的搜索堆的第一個(gè)空閑塊. return (SUCCESS)。操作系統(tǒng)初始化包括系統(tǒng)內(nèi)存的分配、消息隊(duì)列準(zhǔn)備、定時(shí)器的歸置、電源管理、系統(tǒng)任務(wù)初始準(zhǔn)備等。 執(zhí)行操作系統(tǒng)當(dāng)順利完成上述初始化時(shí)，執(zhí)行osal_start_system( )函數(shù)開始運(yùn)行OSAL任務(wù)。 //初始化操作系統(tǒng) osal_int_enable( INTS_ALL )。 // 檢查芯片電壓是否正常 zmain_ram_init( )。如圖52所示。ZStack是采用操作系統(tǒng)的思想來構(gòu)建，主要采用事件輪流查詢、循環(huán)處理事件方式：第一步，系統(tǒng)初始化，初始化任務(wù)完成后進(jìn)入休眠狀態(tài)。ZStack協(xié)議棧架構(gòu)。產(chǎn)品有很多：帶有C/C++編譯器和調(diào)試器的集成開發(fā)環(huán)境、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和開發(fā)套件、硬件仿真器以及狀態(tài)機(jī)建模工具等[[] 陳媛媛,郭開林. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在三峽庫區(qū)滑坡遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 世界科技研究與發(fā)展,2013,02:190192+200.]。終端節(jié)點(diǎn)電路原理圖如圖47所示。MQ135氣體傳感器可以檢測(cè)氨氣、 硫化物、 苯系蒸汽等，對(duì)煙霧等有害物質(zhì)的監(jiān)測(cè)效果也相當(dāng)?shù)娘@著。在ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，天線以及巴倫匹配電路非常重要，這不僅關(guān)系到射頻通路質(zhì)量?jī)?yōu)良程度，同時(shí)，對(duì)通信距離和系統(tǒng)功耗都有非常大的影響。圖 42 電源電路圖 時(shí)鐘電路CC2530芯片需要兩個(gè)晶振為其提供時(shí)：一個(gè)是XOSC_QXOSC_Q2接32MHz晶振，一個(gè)是P2_通過本章描述，對(duì)實(shí)物有了系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)。MQ135氣體傳感器價(jià)格便宜，可以檢測(cè)出氨氣、 硫化物、 苯系蒸汽，對(duì)煙霧和其它有害物質(zhì)的監(jiān)測(cè)也很靈敏。傳感器有三部分組成：一個(gè)是通過電阻變化的感濕器件，另一個(gè)是檢測(cè)溫度器件，還有一個(gè)8位主控制芯片[[] 李巖舟,周清,班彩霞,陳科余,詹榮,鄒明,韋敏立. 教學(xué)型溫室大棚的研制[J]. 裝備制造技術(shù),2012,06:220221+226. ]。無線設(shè)備還包括一個(gè)數(shù)據(jù)包過濾模塊和地址識(shí)別模塊[[] 任志健,莫偉健,萬智萍. 基于CC2530的Zigbee2007/PRO協(xié)議的無線溫濕度系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電子設(shè)計(jì)工程,2012,10:4043+48.]。CC2530芯片是與8051內(nèi)核兼容，它有3種內(nèi)存器訪問總線。電腦上位機(jī)程序是由VC++程序編寫的一個(gè)數(shù)據(jù)輸出窗口，通過讀取串口緩存區(qū)得到采集的數(shù)據(jù)，最后，將數(shù)據(jù)從窗口中輸出。這些傳感器可以根據(jù)所測(cè)物質(zhì)的變化采集數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為電平變化，然后，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化為自己所需要的信號(hào)傳送給終端節(jié)點(diǎn)。定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，在需要監(jiān)測(cè)的范圍內(nèi)放