【正文】 過進入休眠狀態(tài)來達到省電目的。 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)。其特點是傳輸距離近、復雜度低、具有自組織性、功耗低、傳輸速率低、廉價等。然后，對設(shè)計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)計是通過傳感器和Zigbee模塊搭建完成一個利用Zigbee無線傳感技術(shù)的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀。老人、兒童、呼吸系統(tǒng)等疾病患者減少長時間、高強度的戶外活動151200Ⅳ中度污染紅色進一步加劇易感人群癥狀，會對健康人群的呼吸系統(tǒng)有影響。當前，室內(nèi)空氣檢測的主要依據(jù)是《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》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. 北京市細顆粒物時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，空氣凈化器新國標的“征求意見稿”已經(jīng)審批通過，有望在2015年上半年正式出臺。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀跟國外相比,我國近幾年才開始對室內(nèi)空氣質(zhì)量進行研究,我國從事住宅室內(nèi)空氣污染的研究始于70年代。自2001年起,該檢測站年年都在全國范圍內(nèi)選擇上千個個監(jiān)測點,對室內(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多種空氣污染物進行檢測并公布檢測結(jié)果。所以，所有的室內(nèi)環(huán)境都必須進行必要的空氣質(zhì)量檢測，尤其是公共場合。 Zigbee module。本設(shè)計是由傳感器、Zigbee模塊和上位機搭建一個基于Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀。室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測是剛興起的一個行業(yè)。關(guān)鍵詞：空氣質(zhì)量檢測；無線傳感網(wǎng)絡(luò)；Zigbee模塊；多點檢測AbstractWith the development of science and technology, air pollution has seriously affected people39。國外通過大量實驗得出一個結(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)量檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀現(xiàn)代空氣污染問題的研究源于倫敦煙霧事件。”根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）2014年發(fā)布的一份報告，印度首都新德里是全球空氣污染最嚴重的城市。2013—2014年，中國建筑裝飾協(xié)會公布了一個的抽樣檢測數(shù)據(jù)報告。最后，Zigbee通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)將接收的數(shù)據(jù)傳送到主控端進行空氣質(zhì)量指標的顯示和監(jiān)控。表12 空氣質(zhì)量指數(shù)級別空氣質(zhì)量指數(shù)AQI空氣質(zhì)量指數(shù)級別空氣質(zhì)量指數(shù)及表示顏色對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)點和協(xié)調(diào)器的收發(fā)信號的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議程序設(shè)計、上位機軟件讀取串口和顯示數(shù)據(jù)程序和安卓手機客戶端的應(yīng)用程序等等。第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計，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)器負責啟動整個網(wǎng)絡(luò)。（2）開始組建一個無線網(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)的責任，它可以睡眠或者喚醒，因此它可以可以是一個電池供電設(shè)備?？梢钥闯?，一旦Coordinator節(jié)點出現(xiàn)問題，整個無線網(wǎng)絡(luò)徹底不工作了。圖 22 樹形拓撲結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀拓撲網(wǎng)狀拓撲結(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Zigbee的網(wǎng)絡(luò)可以容納多達255個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其中，必須包括一個主控設(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)點可以自動搜尋在其附近的節(jié)點，并且自動與他們通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相連，最后共同組成一個網(wǎng)絡(luò)。底層為上層提供服務(wù)：即由數(shù)據(jù)服務(wù)實體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，管理實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)備對象和制造商所定義的應(yīng)用對象三部分組成。第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案規(guī)劃本章主要是講室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀設(shè)計的總體規(guī)劃。圖 31 室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀資源層：是該系統(tǒng)設(shè)計中的最下面的一層，它保證了系統(tǒng)的正常運行。對服務(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，因此，在本文的主要內(nèi)容中沒有過多介紹，只是擁有對該系統(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）傳感器每個終端節(jié)點連接不同的傳感器，比如：DHT1MQMQ135等傳感器。協(xié)調(diào)器的角色主要涉及網(wǎng)絡(luò)的啟動和配臵。 主要元器件的選用 CC2530芯片、Zigbee應(yīng)用的一個真正的片上系統(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)動能力；? P2_P2_4： kHz XOSC。二氧化錫在氣體中電導率很低，它的電導率與污染氣體的含量成正比。第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計本章對室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀的硬件部分進行了系統(tǒng)的講解，包括最小系統(tǒng)的電路描述和各個單元電路的設(shè)計思路。輸出端電壓為3V，Vout接電容C2，然后再接地。圖 43 時鐘電路圖 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 IAR Embedded Workbench軟件簡介IAR Embedded Workbench 是1983年成立于1983年IAR Systems 公司為微處理器開發(fā)的一個集成開發(fā)環(huán)境,支持ARM，AVR，MSP430等芯片內(nèi)核平臺。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)實現(xiàn)硬件的初始準備，其中包括關(guān)閉所有中斷、時鐘初始準備、按鍵初始化、堆棧初始準備、檢查芯片電壓是否正常、芯片各硬件模塊初始準備、非易失變量初始準備等等。系統(tǒng)初始準備包括I/O口準備、硬件準備、驅(qū)動準備等操作。 // 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))。當完成上述初始化后，開始執(zhí)行osal_start_system(然后，就開始進入輪循式事件處理，先比較事件優(yōu)先級，按照優(yōu)先級調(diào)用事件處理函數(shù)進行事件處理。 } // 得到待處理的最高優(yōu)先級任務(wù)索引號 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)主要負責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、路由啟動事件、網(wǎng)絡(luò)啟動事件、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[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)有個像溫度計一樣的顯示窗口，此窗口可以根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)模擬溫度變化。）。刷新部分分為手動刷新按鍵和自動刷新按鍵。每個Zigbee節(jié)點檢測室內(nèi)空氣質(zhì)量的三個技術(shù)指標，物理屬性溫度、濕度和化學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)樱菓?yīng)用程序框架層，三是系統(tǒng)運行庫層，四是Linux內(nèi)核層。現(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].電腦知識與技術(shù),2014,15:35923594+3587.附錄1Zigbee協(xié)調(diào)器實物圖：Zigbee傳感器節(jié)點實物圖：附錄2主程序：int main( void ){ osal_int_disable( INTS_ALL )。主要用在移動終端設(shè)備，如：智能手機、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 上位機程序顯示窗口用鼠標指向標題欄，然后右擊就會彈出一個菜單，顯示關(guān)閉、移動和關(guān)于。系統(tǒng)設(shè)置。所對應(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)，并且擁有一個應(yīng)用程序框架。圖 57 ZDApp 任務(wù)事件處理函數(shù) PC上位機程序設(shè)計 VC++軟件簡介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)分別擔任不同類型的任務(wù)處理。 //進入臨界區(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的一個任務(wù)來執(zhí)行，因此，在開發(fā)應(yīng)用層的時候，需要通過創(chuàng)建OSAL任務(wù)來運行應(yīng)用程序。 //macTaskInit(0) nwk_init( taskID++ )。 // 設(shè)置有效的搜索堆的第一個空閑塊. return (SUCCESS)。操作系統(tǒng)初始化包括系統(tǒng)內(nèi)存的分配、消息隊列準備、定時器的歸置、電源管理、系統(tǒng)任務(wù)初始準備等。 執(zhí)行操作系統(tǒng)當順利完成上述初始化時，執(zhí)行osal_start_system( )函數(shù)開始運行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、實時操作系統(tǒng)和開發(fā)套件、硬件仿真器以及狀態(tài)機建模工具等[[] 陳媛媛,郭開林. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在三峽庫區(qū)滑坡遠程監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 世界科技研究與發(fā)展,2013,02:190192+200.]。終端節(jié)點電路原理圖如圖47所示。MQ135氣體傳感器可以檢測氨氣、 硫化物、 苯系蒸汽等，對煙霧等有害物質(zhì)的監(jiān)測效果也相當?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)量優(yōu)良程度，同時，對通信距離和系統(tǒng)功耗都有非常大的影響。圖 42 電源電路圖 時鐘電路CC2530芯片需要兩個晶振為其提供時：一個是XOSC_QXOSC_Q2接32MHz晶振，一個是P2_通過本章描述，對實物有了系統(tǒng)性的認識。MQ135氣體傳感器價格便宜，可以檢測出氨氣、 硫化物、 苯系蒸汽，對煙霧和其它有害物質(zhì)的監(jiān)測也很靈敏。傳感器有三部分組成：一個是通過電阻變化的感濕器件，另一個是檢測溫度器件，還有一個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)備還包括一個數(shù)據(jù)包過濾模塊和地址識別模塊[[] 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[J]. 電子設(shè)計工程,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。電腦上位機程序是由VC++程序編寫的一個數(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傳送給終端節(jié)點。定點監(jiān)測，在需要監(jiān)測的范圍內(nèi)放