【正文】 RST普通按鍵按鍵 1復(fù)位按鍵 圖 37 普通按鍵電路 溫度采集與報(bào)警設(shè)計(jì) 溫度采集電路 溫度傳感器我們采用單總線的 DS18B20，其硬件電路比較簡單，使用比較方便，而且讀取的溫度值非常準(zhǔn)確，適用與一般環(huán)境下的溫度采集。終端節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)在現(xiàn)場實(shí)時(shí)的顯示，并最終發(fā)送給協(xié)調(diào)器，在向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)還要實(shí)時(shí)的接收協(xié)調(diào)器發(fā)送過來的溫度報(bào)警數(shù)據(jù)，并能夠超限報(bào)警。 我們知道 zigbee 的一大優(yōu)勢就是能夠自由組網(wǎng)，但是如何保證每個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸不受其他網(wǎng)絡(luò)的干擾，網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間有時(shí)用什么來區(qū)分的，我的設(shè)備怎么保證只在我的網(wǎng)絡(luò)里活動(dòng)？這里有一個(gè)很重要的概念PANID(person area work)即個(gè)人局域網(wǎng)的 ID 號(hào)，他是區(qū)分各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)標(biāo)號(hào)。 Embedded Workbench 支持多種不同的目標(biāo)處理器，使用項(xiàng)目模式組織應(yīng)用程序。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 2. 創(chuàng)建并保存工程 單擊選項(xiàng)中 Create new project in new workbench，出現(xiàn)圖 43 界面。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 48 進(jìn)入環(huán)境設(shè)置 在如圖 49 設(shè)置界面中，從左邊 Category 列表下選擇 General Options,在 Target 頁的 Device 選項(xiàng)中選擇目標(biāo)芯片型號(hào)，本設(shè)計(jì)選擇 CC2430。 本設(shè)計(jì) 協(xié)調(diào)器的工作流程圖如下圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 開始系統(tǒng)一系列初始化檢測設(shè)備啟動(dòng)類型是否為協(xié)調(diào)器啟動(dòng)啟動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)用戶任務(wù)初始化初始化端點(diǎn)描述符和串口進(jìn)入掃描任務(wù)事件狀態(tài)等待允許綁定按鍵按下打開允許 綁定是否有設(shè)備申請(qǐng)綁
。單使用 FET 仿真器連接目標(biāo)板進(jìn)行在線仿真調(diào)試時(shí)，選擇 FET Debugger，軟件模擬仿真則選擇 Simulator。 圖 44 保存新工程 3. 創(chuàng)建或加載源文件 單擊 File， New， File（如圖 45 所示）或按快捷鍵 Ctrl+N，出現(xiàn)如圖46 所示的源程序編輯界面。 1. 創(chuàng)建新工作站 打開 IAR Embedded Workbench。但是這時(shí)會(huì)帶來一個(gè)弊端就是如果路由與終端在第一次啟動(dòng)后如果發(fā)現(xiàn)有其他網(wǎng)絡(luò)而且信號(hào)強(qiáng)度比該網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)他們將會(huì)加入另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 協(xié)調(diào)器在接收到終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的溫度數(shù)據(jù)后進(jìn)行相應(yīng)的處理，然后通過串口發(fā)送到 上位機(jī)顯示，對(duì)上位機(jī)發(fā)送來的報(bào)警溫度進(jìn)行處理，然后分節(jié)點(diǎn)的發(fā)送給相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)報(bào)警。 報(bào)警 電路 報(bào)警電路采用普通的蜂鳴器報(bào)警，蜂鳴器又分為兩種，一種是有源的一種是無源的，有源的頻率是 固定的，就是說有源的發(fā)聲是比較單一呆板洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 的，所以這里我們采用無源蜂鳴器，這樣報(bào)警的音調(diào)我們可以自己去控制，這樣報(bào)警的效果要好很多。本設(shè)計(jì)為了避免 IO 口的復(fù)用，使用跳線帽選擇該三個(gè) IO 口。我們最常用的電源為 5V，比如普通的直流電源和電腦的 USB 借口電源都是 5V 的，所以如果給 CC2530 供電我們有兩種選擇。該協(xié)議棧可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)鏈接，在協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)對(duì)路由表和綁定表的非易失性存儲(chǔ)，因此網(wǎng)絡(luò)具有一定的記憶功能。高密度集成化電路節(jié)約設(shè)計(jì)成本。包括處理器和智能片內(nèi)外設(shè)在內(nèi)的模塊，具有超低功耗的特點(diǎn) [3]。微處理器模塊在無線收發(fā)模塊的協(xié)作下完成 zigbee 網(wǎng)絡(luò)的建立與維護(hù)，數(shù)據(jù)采集與處理，無線數(shù)據(jù)收發(fā)以及 zigbee2020 協(xié)議棧的正常運(yùn)行 [3]。 由于網(wǎng)狀連接方式中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的智能化，所以，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中任一節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，附近的無線節(jié)點(diǎn)會(huì)代替該故障的節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)進(jìn)行信息的傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)，從而大大提高了系統(tǒng)可靠性。一個(gè)星狀網(wǎng)絡(luò)中的基本節(jié)點(diǎn)（空心節(jié)點(diǎn)）若要發(fā)送信息到另一個(gè)星狀網(wǎng)絡(luò)的基本節(jié)點(diǎn)上，須通過轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。雖然現(xiàn)在的 GPS 定位服務(wù)已經(jīng)做得很好，但卻很難支持室內(nèi)的定位，而 ZigBee 的定位功能正好彌補(bǔ)這一缺陷。這些傳感器、監(jiān)視器和報(bào)警器，可以通過 ZigBee 技術(shù)組成一個(gè)監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)，由于是無線技術(shù)，傳感器之間不需要有線連接，被監(jiān)護(hù)的人也可以比較自由的行動(dòng)，非常方便。 智能家庭：家里可能都有很多電器和電子設(shè)備，如電燈、電視機(jī)、冰箱、洗衣機(jī)、電腦、空調(diào)等等，可能還有煙霧感應(yīng)、報(bào)警器和攝像頭等設(shè)備，以前我們最多可能就做到點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制，但如果使用了 ZigBee 技術(shù)，可以把這些電子電器設(shè)備都聯(lián)系起來，組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，甚至可以通過網(wǎng)關(guān)連 接到 Inter，這樣用戶就可以方便的在任何地方監(jiān)控自己家里的情況，并且省卻了在家里布線的煩惱。他指出，其實(shí)就硬件技術(shù)來看，市場上的芯片都已經(jīng)就緒，最大的問題在于軟件 stack 開發(fā)上的問題。 近幾年來積極在國內(nèi)推廣 ZigBee 應(yīng)用的資策會(huì)網(wǎng)絡(luò)多媒體研究所，其環(huán)境感知與控制技術(shù)中心組長洪志宏表示，雖然目前整個(gè)產(chǎn)業(yè)尚未起來，但是國內(nèi)還是有許多公司在進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品、應(yīng)用的開發(fā)。而 ZigBee 的無線感測網(wǎng)絡(luò)、低耗電特性，在定位、溫 /濕度感測方面的應(yīng)用，會(huì)有 很大的商機(jī)。許多市場研究公司也大力看好這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展前景。然而，幾年過去，此一市場并未如當(dāng)初所預(yù)期的快速成長。 ZigBee 的抗干擾性能是藍(lán)牙、 WLAN 和 FSK 的 1000 倍。事物是不斷的發(fā)展變化的，尤其是通信技術(shù)，可以想象將來的 ZigBee 可能不會(huì)使用 IEEE 定義的底洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 層，就跟藍(lán)牙 (Bluetooth)宣布下一代底層采用 UWB 技術(shù)一樣，但是“ ZigBee”這個(gè)商標(biāo)以及高層的技術(shù)還會(huì)繼續(xù)保留。 這只蜜蜂的來頭還是要從它的歷史開始說起，早在上世紀(jì)末，就已經(jīng)有人在考慮發(fā)展一種新的通信技術(shù)，用于傳感控制應(yīng)用 (sensor and control)，這個(gè)想法后來在 IEEE 工作組當(dāng)中提出來，于是就成立了 TG4工作組，并且制定了規(guī)范 IEEE 。每個(gè)技術(shù)都有其立足的特點(diǎn)或基于傳輸速度、距離、耗電量的特殊要求，或著眼于功能的擴(kuò)充性，或符合某些單一應(yīng)用的特別要求，各種短距離無線通信技術(shù)都在爭取成為市場標(biāo)準(zhǔn)。 目前，國內(nèi)外嵌入式射頻芯片中， CC2530 芯片是性能最好、功能更強(qiáng)的一個(gè)。而 CC2530 系列單片機(jī)在低功耗 方面的優(yōu)越之處，則 是 89C51 系列不可比擬的?；跓o線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并將成為未來數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。減少了在某些場所有線網(wǎng)絡(luò)布線以及工人人工采集數(shù)據(jù)的不便，同時(shí)可以方便的于各種傳感器搭配用于不同的場合 [8]。但是，它的上升勢頭十分明顯，已有 Chipcon、 Freescale、 CompXs、 Ember 四家公司在 2020 年 4 月通過了 ZigBee 聯(lián)盟對(duì)其產(chǎn)品所作的測試和兼容性驗(yàn)證。 本文在各種無線通信中選取一種最具競爭力的藍(lán)牙技術(shù)與 zigbee 技術(shù)對(duì)比，在對(duì)比出雙方優(yōu)越性之后我們選取了 zigbee 協(xié)議作為我們畢業(yè)設(shè)計(jì) 。他就是備受人們關(guān)注的 zigbee 協(xié)議。它出現(xiàn)的時(shí)間較短， 2020 年底才由 ZigBee 聯(lián)盟發(fā)布了 版本規(guī)范，尚未進(jìn)入大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用 。 數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，將它重新構(gòu)建于 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之上，將成熟技術(shù)的穩(wěn)定性和新技術(shù)的便捷性充分結(jié)合起來，這種結(jié)合對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場十分必要。 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是在全球信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化的推動(dòng)下，無線數(shù)據(jù)采集將會(huì)趨向于網(wǎng)絡(luò)化、智 能化、安全化的方向發(fā)展。正常情況下消耗的電流為 24mA，在 待機(jī) 狀態(tài)下，其耗電電流仍為 3mA；即使在掉電方式下，電源電壓可以下降到 2V，但是為了保存內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)，還需要提供約 50uA 的電流。然而到目前為止，國內(nèi)外基于該技術(shù)的無線采集系統(tǒng)為數(shù)不多，成熟化產(chǎn)品更加缺乏。 五、作品的科學(xué)先進(jìn)性 目前，各種無線傳輸技術(shù)林立，應(yīng)用廣泛。不過， ZigBee 并非是一種蜜蜂，事實(shí)上，它與藍(lán)牙類似是一種新興的短距離無線通信技術(shù)，國內(nèi)也有人翻譯成“紫蜂”?！?ZigBee”可以看作是一個(gè)商標(biāo)，也可以看作是一種技術(shù)，當(dāng)把它看作一種技術(shù)的時(shí)候，它表示一種高層的技術(shù)，而物理層和 MAC 層直接引用 IEEE 。 抗干擾性能強(qiáng) ZigBee 在低信噪比的環(huán)境下 ZigBee 具有很強(qiáng)的抗干擾性能； ZigBee 技術(shù)在相同的環(huán)境中， ZIGBEE 抗干擾性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于藍(lán)牙和WLAN。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 1 0 1 0 0 a * 1 0 0 a * 1 0 0 0Z i g B e e ( 8 0 2 . 1 5 . 4 )藍(lán) 牙 （ 8 0 2 . 1 5 . 1 ）W i F i （ 8 0 2 . 1 1 a 、 8 0 2 . 1 1 b 、 8 0 2 . 1 1 g ）W i M a x （ 8 0 2 . 1 6 ）無 線 U S BU W B ( 8 0 2 5 . 1 5 . 3 a )1 1 0 ~ 1 0 0 04 8 07 01 ~ 5 40 . 0 2 ~ 0 . 0 5速 率 / M b p s 圖 11 幾種無線通信技術(shù)的速率和距離比較 的發(fā)展前景 及應(yīng)用 zigbee 的發(fā)展前景 從 2020 年起開始嶄露頭角的 ZigBee 低功耗無線傳輸技術(shù)，在當(dāng)時(shí)曾經(jīng)引起市場上的廣泛注意。也因此，在 ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)剛浮上臺(tái)面之初，的確吸引了不少市場的目光。 已投入 ZigBee 應(yīng)用開發(fā)兩年多時(shí)間的世和數(shù)字科技公司，該公司技術(shù)長陳智盛表示，投入 ZigBee 主要是因?yàn)榉掀淠腹臼勒_發(fā)公司對(duì)于智能型建筑的需求， “ 我們認(rèn)為對(duì)于辦公室、家庭住宅的管理自動(dòng)化、安全性、節(jié)能等各方面需求，未來將會(huì)持續(xù)成長。 目前勝?zèng)囊呀?jīng)在某政府機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)房安全管制的 ZigBee 應(yīng) 用部署測試，趙正義表示，不管是工業(yè)自動(dòng)化、醫(yī)院資產(chǎn)管理、自動(dòng)超表、電器遙控等，目前都有客戶表示興趣，并在接洽中。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 但是，就好象是雞生蛋蛋生雞的問題一樣，市場沒有起來，模塊價(jià)格自然也掉不下來。下面就來簡單看看 ZigBee 可能的一些應(yīng)用，包括智能家庭、工業(yè)控制、自動(dòng)抄表、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和電信應(yīng)用。在人體身上安裝很多傳感器，如測量脈搏、血壓，監(jiān)測健康狀況，還有在人體周圍環(huán)境放置一些監(jiān)視器和報(bào)警器，如在病房環(huán)境，這樣可以隨時(shí)對(duì)人的身體狀況進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)生問題，可以及時(shí)做出反應(yīng)，比如通知醫(yī)院的值班人員。如果 ZigBee 技術(shù)真得可以在電信領(lǐng)域開展起來，那么將來用戶就可以利用手機(jī)來進(jìn)行移動(dòng)支付，并且在熱點(diǎn)地區(qū)可以獲得一些感興趣的信息，如新聞、折扣信息，用戶也可以通過定位服務(wù)獲知自己的位置。串狀連接的結(jié)構(gòu)是在星狀連接的基礎(chǔ)上，增加了若干轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)（灰色 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 節(jié)點(diǎn)），這些轉(zhuǎn)接點(diǎn)之間可以相互通信。由于這個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)特征，每個(gè)無線節(jié)點(diǎn)不僅可以收發(fā)信息，還可以自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)信息到網(wǎng)絡(luò)中的其他任意節(jié)點(diǎn)。 芯片的選擇 zigbee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)的的核心是微處理器芯片。 (2)支持 供電區(qū)間，具有 3 種電源管理模式：喚 醒模式 、睡眠模式 1ua、中斷模式 。看門狗等智能外設(shè) [3]。使用 IAR 打開工程文件 后，即可查看到整個(gè)協(xié)議棧從 HAL 層到 APP 層的文件夾分布。 。 該芯片 使用方便，在顯示速率上是能夠滿足要求的的，節(jié)省控制器的 IO 口。其電路圖如下圖所示 GNDD0VDDU3DS18B20GND4K7R19Res2SENSOR溫度傳感器電路 圖 38 普通按鍵電路 該電路設(shè)計(jì)非常簡便，但是單總線的傳感器的時(shí)序一般都比較復(fù)雜，同樣 DS18B20 的時(shí)序是很復(fù)雜的，所以硬件的簡便必然要軟件區(qū)彌補(bǔ) 。路由器只負(fù)責(zé)在終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器之間的距離超過接收不到的情況下 轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)，起到一個(gè)中繼器的作用。該 PANID 的設(shè)置有兩種方式，第一就是 zstack 中給定的方式設(shè)置 DZDAPP_CONFIG_PAN_ID=0xFFFF，當(dāng)設(shè)置 PANID 為 0xffff 時(shí)，協(xié)調(diào)器啟動(dòng)后將根據(jù)自身的物理地址自動(dòng)設(shè)置一個(gè) PANID 號(hào)，此時(shí)如果路由和終端設(shè)備的 PANID 也設(shè)置為 0xffff 時(shí)將自動(dòng)加入該協(xié)調(diào)器創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)。 第一次使用程序編寫調(diào)試一般需要經(jīng)過創(chuàng)建工作站、創(chuàng)建并保存工程、創(chuàng)建或加載源 文件、保存工作站、設(shè)置工作環(huán)境（目標(biāo)芯片、調(diào)試方式、仿真器接口類型）、工程編譯連接和調(diào)試七個(gè)步驟。 圖 43 調(diào)試器窗口 選擇 工 程類 型（ Empty project 、 asm、 C 、 C++ 或 xternally built executable），若選擇的工程類型為 Empty project，單擊“ OK”按鈕，出現(xiàn)圖 44 界面，選擇保存路徑，同時(shí)輸入工程文件名（如 test），單擊保存，一個(gè)工程就建立完成了。 圖 49 目標(biāo)芯片設(shè)置 在 ategory 列表下選擇 Debugger 如圖 410 界面，在 Driver 選項(xiàng)中選擇 FET Debugger 或 Simulat