【正文】 通過遠距離測試發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)的可靠傳輸距離可達 250m，該系統(tǒng)可用于遠距離測溫。 test1=Ds18b20Initial()。 Ds18b20OutputInitial()。 向 DS18b20 寫一個字節(jié) ： void Ds18b20Write(uchar infor) { uint i。 break。 DS18B20 是一款集成式芯片，因其采用單總線技術，即“一線器件”，只需要一根串口線就可以實現(xiàn)多 DS18B20 溫度傳感器和 PC 的 雙向通信。 圖 51 系統(tǒng)結構圖 本論文實驗采用兩個 ZigBee 通信模塊，一個作為協(xié)調器，一個作為終端設備。這里要注意了， IAR 和 ZStack 的高低版本是互不兼容的 [10]，所以我們兩個東西的版本安裝選取一定要配合好。 仿真器 功能特點： ①標準 USB接口，直接使用； ②支持 IAR在線調試下載和 SmartRF STUDIO7packet sniffer協(xié)議分析功能； ③支持 TI zigbee系列芯片，如： CC111x/CC243x/CC253x/CC251x。該拓撲結構的優(yōu)點是減少了消息延時，增強了可靠性，缺點是需要更多的存儲空間的開銷。 ZigBee的網絡基礎 ZigBee網絡基礎主要包括設備類型，拓撲結構和路由方式三方面的內容， ZigBee標準規(guī)定的網絡節(jié)點分為協(xié)調器（ Coordinator）、路由器 (Router)和終端節(jié)點（ End Device）。 負載數(shù)據是一個變長結構，所有命令幀負載的第一個字節(jié)是命令類型字節(jié)，后面的數(shù)據針對不同的命令類型有不同的含義。 (3) MAC 層幀結構 MAC 層幀結構的設計目標是用 最簡單方法 實現(xiàn)在多噪聲無線信道環(huán)境下的可靠數(shù)據傳輸。 (1) 超幀結構 在 IEEE ，通過基于競爭的信道接入方式，提高了信道的利用率，增大了網絡效能，而固定時隙的分配，滿足了有特殊需求和一些重要的數(shù)據傳送。 物理層主要完成：激活 /休眠無線收發(fā)設備，對當前頻道進行能量檢測，鏈接質量指示，為載波檢測多址與碰撞避免（ CSMA— CA）進行空閑頻道評估，頻道選擇，數(shù)據的發(fā)送和接收等。 ZigBee協(xié)議是基于 IEEE ，由 IEEE ZigBee聯(lián)盟共同制定。如智能家居、智能公交車、嵌入式方面、傳感器網絡的應用。 . . (2)醫(yī)療護理 ： 無線傳感器網絡在醫(yī)療研究、護理領域也可以大展身手。國際上已經有許多公司提供ZigBeeStack，例如： Ember、 AirBee、 Figure8它的英文是 Wireless Sensor Network, 簡稱 WSN。 在日益追求信息通信和交換的快速，簡便，低能耗，傳輸穩(wěn)定的信息技術發(fā)展方向上，研究 Zigbee 技術在無線傳感器網絡上的應用十分迫切和有效。而 Zigbee 技術擁有網絡容量大，架構簡單，低功耗，低速率等特點，十分適合用來組建無線傳感器網絡。有線網絡速度快，數(shù)據流量大，可靠性強，對于基本固定的設備來說無疑是比較理想的選擇，的確在實際應用中也達到了比較滿意的效果。 WSN 是由一組傳感器節(jié)點以自組織的方式構成的有線或無線網絡，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網絡覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)布給觀察者。 雖然 在現(xiàn)代意義上的無線傳感 器 網 絡 研究及其應用方面，我國與發(fā)達國家?guī)缀跬絾樱?我國 甚至 成為信息領域位居世界前列的少數(shù) 國家 之一。 (4)商業(yè)化用途 ： 無線傳感器網絡還被應用于其他一些領域。而傳統(tǒng)的 AODV算法的路由開銷和路由發(fā)現(xiàn)可能會干擾網絡性能，特別是節(jié)點密集的網絡，會直接影響端到端時延和數(shù)據包的傳遞的時延。物理層數(shù)據服務是從無線信道上收發(fā)數(shù)據，物理層管理服務維護一個與物 理層相關數(shù)據組成的數(shù)據庫。每片的形狀如同半個 正弦波，交替在同相 (I)信道和正交相位 (Q)信道傳送。如果不存在信道固定分配周期的話，所有的數(shù)據傳送將完全通過CSMA/CA競爭機制來接入信道 [6]。 表 22 MAC幀的通用格式 字節(jié)2 1 0/2 1/2/8 0/2 0/2/8 2 幀 控 制 序 列 號 目的PAN 標識符 目的地址 源 PAN標志符 源地址 幀校驗 地址幀 MAC 幀頭 MAC 幀尾 IEEE 網絡共定義了四種類型的幀：信標幀，數(shù)據幀，確認幀和 MAC 命令幀。 網絡層的功能有以下幾個方面： ① NWK 層的責任主要包括加入和離開一個網絡用到的機制、應用幀安全機制和他們的目的地路由幀機制 ； ② ZigBee 協(xié)調器的網絡層還負責建立一個新的網絡 ； ③ 網絡發(fā)現(xiàn) ； ④ 網絡形成 ； ⑤ 允許設備連接 ； ⑥ 斷開網絡連接 ； ⑦ 接收機同步 ； ⑧ 信息庫維護 。 （ 2）路由器 當采用樹型和網狀拓撲結構時，需要用到路由器節(jié)點，它可以加入協(xié)議。網絡中所有的父節(jié)點需要為自己的子節(jié)點緩存數(shù)據幀，所有子節(jié)點的大多數(shù)時間都處于休眠狀態(tài)，周期性的醒來與父節(jié)點握手以確認自己仍處于網絡中，并向 . . 父節(jié)點提取數(shù)據，其從休眠模式轉入數(shù)據傳輸模式一 般只需要 15ms。在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感器元件及轉換電路集成在形如一只 三極管的集成電路內。 . . 圖 42 IAR生成圖 輸入注冊碼后按提示一步步進行安裝，直至完成程序安裝， 安裝完成軟件界面如圖 43： 圖 43 完成安裝界面圖 . . 圖 44 IAR程序運行界面 運行 程序后，打開所要進行實驗的工程文件，再點擊 Project 欄下的 Make 進行程序編譯，編譯成功后再點擊 Project 欄下的 Download and Debug 進行下載。 微處理器芯片是 ZigBee 網絡節(jié)點硬件處理的核心，微處理器模塊在無線收發(fā)模塊的協(xié)作下完成 ZigBee 網絡的建立和維護，數(shù)據的采集與處理以及 ZigBee 協(xié)議棧的正常運行。 圖 54 DS18B20 溫度傳感器接口電路 系統(tǒng)軟件設計 . . 協(xié)調器節(jié)點設計 在本系統(tǒng)中，協(xié)調器節(jié)點主要有兩個任務：一是負責建立新網絡并允許其它節(jié)點加入到該網絡中；二是能夠接收終端傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據信息，并將這些數(shù)據信息匯 合整理后通過串口傳給上位機。 終端節(jié)點在檢測到事件 ZDO_STATE_CHANGE 或 SampleApp_SendDataEvt 發(fā)生時執(zhí)行函數(shù) SampleApp_SendPeriodicMessage(),該函數(shù)的程序代碼如下所示： void SampleApp_SendPeriodicMessage( void ) { uint8 data[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}。 0x01)) { Ds18b20Data = 0。i++) { Value = 1。 Ds18b20Write(0xbe)。 在無線傳感器網絡技術在日升月步的發(fā)展的今天，研制出適合的高效的組網方案是一個我們孜孜追求的目標，該系統(tǒng)的低耗能、簡單布局等的特點滿足了這一標準，為無線傳感器網絡技術開創(chuàng)出一種新穎而簡便的解決方案。 圖 61 終端節(jié)點溫度顯示畫面 將協(xié)調器節(jié)點通過 USB 線和另外一臺電腦相連，并打開串口調試助手，可以看見如圖62 所示畫面，協(xié)調器通過 USB 線和電腦通訊，并在串口調試助手里面打印。//延時 3us Ds18b20InputInitial()。 //延時 50us Ds18b20Data = 1。 T[1]=temp%10+48。pkt[0],2)。 協(xié)調器是由 CC2530 與串口技術相結合形成的 ， 本文的串口選用了 PL2303 芯片 ， 完成 RS232 串口數(shù)據的電平轉換 ， 與 PC 監(jiān)控主機連接后 ， 完成溫度數(shù)據的顯示 。 . . 5 系統(tǒng)總體設計 ZigBee 節(jié)點所屬類別主要分三種，分別是協(xié)調器 (Coodinator)、路由器 (Router)、終端 (End Device)。電源極性接反時，芯片不會因為發(fā)熱而燒毀，但不 能正常工作。 CC2530在單個芯片上集成了 標準 RF 無線電收發(fā)機 ,具有優(yōu)良的無線接收靈敏度和抗干擾性。網絡由一個協(xié)調器和一系列的路由器和終端設備構成，節(jié)點之間的數(shù)據傳輸都要通過協(xié)調器轉發(fā)。 ZDO負責定義設備在網絡中的角色 (例如是 ZigBee協(xié)調器或者 ZigBee終端設備 )、發(fā)現(xiàn)設備和決定他們提供哪種應用服務 ，發(fā)現(xiàn)或響應綁定請求，在網絡設備之間建立可靠的關聯(lián) 。 ③ 確認幀 如果設備收到目的地址為其自身的數(shù)據幀或 MAC 命令幀，并且?guī)目刂菩畔⒆侄蔚拇_認請求位被置 1，設備需要回應一個確認幀。而網絡終端則會周期性的監(jiān)聽信標，如果自己是協(xié)調器傳送對象，則該器件利用開槽 CSMA/CA 將 MAC命令請求控制信息傳給協(xié)調器。當數(shù)據包的長度類型為 5 字節(jié)或大于 8 字節(jié)時，那么物理層服務數(shù)據單元（ PSDU）就會攜帶著 MAC 層的幀信息（即 MAC 層協(xié)議數(shù)據單元）。 868 MHz 頻段定義了 1 個信道（ 0 號信道）； 915 MHz 定義了 10 個信道（ 1～ 10 號信道） 2400 MHz 定義了 16 個信道（ 11～ 26 信道） [5]。傳感器網絡節(jié)點是無線傳感器網絡的基本構成單位 ,主要負責對周圍信息的采集和處理 ,并發(fā)送自己采集的數(shù)據給相鄰節(jié)點或將相鄰節(jié)點發(fā)過來的數(shù)據轉發(fā)給協(xié)調節(jié)點或更靠近協(xié)調節(jié)點的節(jié)點。這些都需要在未來的研究中亟待解決。 在 2021 年我國發(fā)布的《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中，為信息技術確定了三個前沿方向，其中有兩項就與傳感器網絡直接相關，這就是智能感知和自組網技術。這個工作組致力于定義一種供廉價的固定、便攜或移動設備使用的低成本、低功耗、低速率的無線連接技術。 而在傳感器技術和計算機技術取得突破性進展之后，一種名叫無線傳感器網絡的通信系統(tǒng)躍然而出，它以其低成本、低功耗、對等通信等三大優(yōu)勢漸漸成為新興通信技術中的一大熱點。 . . １ 緒論 選題依據和意義 現(xiàn)今社會無線取代有線已經是信息通訊領域的一個主流趨勢，用便捷快速的方式傳遞信息是信息工程的一個重要的研究目標。 關鍵詞： CC2530； 溫度監(jiān)測 ； ZigBee； DS18B20 . . Wireless Temperature Measurement System Design ABSTRACT Wireless Sensor Networks (WSN) setting sensors with wireless munications and work is a kind of information acquisition and processing technology , mainly used to implement the detection of slow parameters under different circumstances. The newest development direction is to reduce the volume, to simplify the layout and to extend the life cycle in the lowenergy conditions much as possible. However, Zigbee technology, with large work capacity, simple structure, low rate and power consumption , is especially suitable for the formation of the WSN. The paper based on the requirement of knowing the practical environment of the temperature,this paper design a temperature monitoring system which is based on ZigBee since work technology． This technology has working convenient,self－ healing capability etc advantages,stable to obtain the accurate temperature． System to RF transceiver CC2530 as the main chip,DS18B20 digital temperature sensor as temperature sensor node,by wireless way and through a serial port with a PC to realiz