【正文】 ergy Balance. Consumer Electronics,Communications and Networks (CECNet) , 2012,17:421426. ]。系統(tǒng)設(shè)置模塊在窗體的右下側(cè)，包括串口設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、操作提示和刷新操作四部分。協(xié)調(diào)器通過USB數(shù)據(jù)線傳送給PC機(jī)。 // 關(guān)閉所有中斷 HAL_BOARD_INIT( )。 // 初始化消息隊(duì)列 osalTimerInit()。 //初始化按鍵 zmain_dev_info( )。Eclipse可以通過擴(kuò)展組件來完善自己的編程環(huán)境。圖 410 關(guān)于窗口由于本設(shè)計(jì)采用了兩個(gè)Zigbee節(jié)點(diǎn)，所以有終端1和終端2兩個(gè)節(jié)點(diǎn)模塊。40176。SDK是編寫應(yīng)用程序的開發(fā)工具包的集合，它是由程序員編寫數(shù)據(jù)包、架構(gòu)包、平臺(tái)包、操作系統(tǒng)包等組成的。如圖56所示。) // 死循環(huán) {do {if (tasksEvents[idx]) {break。 //SAPI_Init(5)} 操作系統(tǒng)執(zhí)行程序設(shè)計(jì)ZStack中的操作系統(tǒng)是利用事件優(yōu)先級(jí)順序執(zhí)行的輪流查詢、循環(huán)處理的系統(tǒng)。 // 初始化定時(shí)器 osal_pwrmgr_init()。圖 53 主控程序流程框圖下面就是與主控程序框圖對(duì)應(yīng)的主控程序代碼，：int main( void ){ osal_int_disable( INTS_ALL )。TI的ZStack裝載在一個(gè)基于IAR開發(fā)環(huán)境的工程里。對(duì)電腦PC機(jī)的上位機(jī)程序和Android手機(jī)客戶端應(yīng)用程序只是對(duì)其所用的軟件和程序的分布以及使用方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。DHT11溫濕度傳感器模塊接線說明：（1）VCC：（2）GND：外接GND（3）DATA：接單片機(jī)I/O口DHT11溫濕度傳感器模塊是一個(gè)已經(jīng)封裝好的電路，DHT11溫濕度傳感器模塊引腳連接，如圖45所示。圖 41 CC2530最小系統(tǒng)電路圖 各單元電路設(shè)計(jì) 電源電路，輸入端電壓為5V，Vin接一個(gè)電容C1，然后再接地。 MQ135半導(dǎo)體空氣質(zhì)量傳感器MQ135傳感器使用的氣敏材料是二氧化錫。CC2530具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。協(xié)調(diào)器管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，也可作為路由器使用，它匯集了整個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中傳感器采集的數(shù)據(jù)，并通過USB將這些數(shù)據(jù)傳到電腦上位機(jī)上，它是整個(gè)Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，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)。由于個(gè)人時(shí)間和精力有限，加上知識(shí)面的局限性，本人重點(diǎn)完成了該系統(tǒng)中的底層（資源層）的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、分析、發(fā)送等功能，主要包括資源層硬件電路搭建以及驅(qū)動(dòng)程序的編寫。ZDO使用APS層的APSDESAP和網(wǎng)絡(luò)層的NLMESAP實(shí)現(xiàn)這些功能，Zigbee設(shè)備對(duì)象（ZDO）的功能包括：（1）管理對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備進(jìn)行角色設(shè)置；（2）對(duì)關(guān)聯(lián)請(qǐng)求進(jìn)行初始化設(shè)置；（3）負(fù)責(zé)設(shè)備之間信息傳遞的安全保障。 Zigbee協(xié)議體系結(jié)構(gòu)Zigbee的體系結(jié)構(gòu)由稱為層的各模塊組成。(2)數(shù)據(jù)傳輸可靠：為了減少發(fā)送數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤，Zigbee的媒體接入控制層(MAC層)采用talk．when．ready的碰撞避免機(jī)制，發(fā)送端不是隨便就會(huì)發(fā)送信息的，只有發(fā)送的數(shù)據(jù)包收到接收方的確認(rèn)信息后才可以發(fā)送。ChunCheng coverage mechanism for distinct quality of monitoring in wireless mobile sensor networks[J]．Ad Hoc Networks,2014,06:231235.]?？傮w來說Coordinator的主要任務(wù)有以下四個(gè)：（1）。第2章 Zigbee技術(shù)簡(jiǎn)介Zigbee技術(shù)是一種近距離、相對(duì)簡(jiǎn)單、低功耗、傳輸速率低、廉價(jià)的可以雙向通信的無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。再次，在軟件方面，對(duì)設(shè)計(jì)的各種程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先，是通過各種傳感器對(duì)室內(nèi)甲醛、苯、甲苯、氨氣、總揮發(fā)性有機(jī)物TVOC等空氣污染物進(jìn)行檢測(cè)，然后將檢測(cè)到的指標(biāo)參數(shù)傳送給Zigbee模塊。“2014年3月25日，世界衛(wèi)生組織發(fā)布的最新數(shù)據(jù)顯示，2012年全球因空氣污染導(dǎo)致的各類疾病死亡人數(shù)約為700萬。除此之外，%，苯系物(甲苯、二甲苯等)%[[] 行少亮,朱波. 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2011,11:183.]。因此，為家人和朋友創(chuàng)建一個(gè)空氣新鮮、健康舒適的生活環(huán)境是非常必要的。 Multipoint detectionI目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒 論 1 課題研究背景 1 空氣質(zhì)量檢測(cè)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 本文研究?jī)?nèi)容 2 文本結(jié)構(gòu) 5第2章 Zigbee技術(shù)簡(jiǎn)介 5 Zigbee基本概念 6 設(shè)備類型 6 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 7 Zigbee技術(shù)的特點(diǎn) 8 9 Zigbee協(xié)議體系結(jié)構(gòu) 10 物理層（PHY） 10 介質(zhì)接入控制子層（MAC） 11 網(wǎng)絡(luò)層（NWK） 11 應(yīng)用層（APL） 11 應(yīng)用程序框架（AF） 12 Zigbee設(shè)備對(duì)象（ZDO） 12第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案規(guī)劃 13 系統(tǒng)功能規(guī)劃 13 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 13 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 14 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 16 主要元器件的選用 16 CC2530芯片 16 傳感器 18 本章小結(jié) 19第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 20 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 各單元電路設(shè)計(jì) 20 電源電路 21 時(shí)鐘電路 21 天線及巴倫配置電路 21 傳感器電路 22 系統(tǒng)硬件電路原理圖 23第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 25 Zigbee程序設(shè)計(jì) 25 IAR Embedded Workbench軟件簡(jiǎn)介 25 Zigbee程序總體設(shè)計(jì) 26 系統(tǒng)主控程序設(shè)計(jì) 26 操作系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì) 28 操作系統(tǒng)執(zhí)行程序設(shè)計(jì) 29 PC上位機(jī)程序設(shè)計(jì) 32 VC++軟件簡(jiǎn)介 32 上位機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 33 Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 35 軟件介紹 35 Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 35第6章 系統(tǒng)的仿真、制作與測(cè)試 37 系統(tǒng)程序的編寫、仿真和下載 37 程序的編寫運(yùn)行 37 仿真器程序下載 38 實(shí)物的連接和調(diào)試結(jié)果 39 實(shí)物的連接 39 調(diào)試結(jié)果 39 系統(tǒng)性能分析 40結(jié) 論 42參考文獻(xiàn) 43附錄1 45附錄2 46致 謝 48IV第1章 緒 論 課題研究背景根據(jù)室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)查監(jiān)測(cè)了新建及新裝修的教室、辦公樓、家庭臥室等230多戶大約4萬平方米的建筑。從2005年至2012年,美國(guó)的溫室氣體排放量下降了近10%。在新國(guó)標(biāo)中，強(qiáng)化了一個(gè)核心指標(biāo)即CADR值。兒童、老人、呼吸系統(tǒng)等疾病患者及一般人群減少戶外活動(dòng)201300Ⅴ重度污染紫紅色心臟病和肺病患者癥狀加劇運(yùn)動(dòng)耐受力降低，健康人群出現(xiàn)癥狀兒童、老人、呼吸系統(tǒng)等疾病患者及一般人群停止減少戶外運(yùn)動(dòng)300Ⅵ嚴(yán)重污染褐紅色健康人群運(yùn)動(dòng)耐受力降低，有明顯強(qiáng)烈癥狀，可能導(dǎo)致疾病兒童、老人、呼吸系統(tǒng)等疾病患者及一般人群停止戶外活動(dòng)本課題用到很多技術(shù)，所以要對(duì)主要芯片和所用語言進(jìn)行學(xué)習(xí)和總結(jié)，除此之外，還要對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)核心部分Zigbee和傳感器進(jìn)行研究。還有就是對(duì)設(shè)計(jì)所用到的上位機(jī)程序和安卓應(yīng)用程序進(jìn)行了功能介紹。協(xié)調(diào)器的角色主要涉及網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)和配臵。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與一般網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類似，Zigbee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般有三種形式：星形拓?fù)洹湫瓮負(fù)?、網(wǎng)狀拓?fù)洌? 星形拓?fù)湫切瓮負(fù)湫问较鄬?duì)來說是比較簡(jiǎn)單的，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有兩部分組成，一個(gè)是Coordinator節(jié)點(diǎn)，另一個(gè)是許多EndDevice節(jié)點(diǎn)，如圖21所示。圖 23 網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) Zigbee技術(shù)的特點(diǎn)作為一種剛剛興起的無線通信技術(shù)，Zigbee技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)是相當(dāng)?shù)难该?，?dāng)然，這和他自身的特點(diǎn)是離不開的。:,915MHz以及868MHz。在Zigbee應(yīng)用中，提供2種標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)類型：一個(gè)是鍵值對(duì)（KVP），另一個(gè)是報(bào)文（MSG）。該層主要包括執(zhí)行管理、分布式數(shù)據(jù)挖掘活動(dòng)和傳感器注冊(cè)表及控制的功能。（3）數(shù)據(jù)路由器路由器是為了增強(qiáng)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性而加入到網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，其主要的作用是看管其他終端節(jié)點(diǎn)。當(dāng)CC2530處于空暇模式時(shí)，任何中斷都可以使其恢復(fù)到主動(dòng)模式。由于體積不大和價(jià)格低廉，使其占有很好的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。如圖41所示。天線及巴倫匹配電路設(shè)計(jì)如圖44所示。其中，主要講解的是Zigbee程序。802.（2）OSAL任務(wù)輪循環(huán)，包括事件優(yōu)先級(jí)的判定，然后在調(diào)用事件處理程序?qū)κ录M(jìn)行處理，這樣周而復(fù)始的輪流循環(huán)工作，直到任務(wù)處理完畢進(jìn)入休眠狀態(tài)。 //初始化按鍵 zmain_dev_info( )。下面是操作系統(tǒng)初始準(zhǔn)備程序，：osal_init_system(void){ osal_mem_init()。 //Hal_Init(2)APS_Init( taskID++ )。除此之外，我們還可以自己定義15個(gè)事件。任務(wù)處理事件處理函數(shù)如下： SAPI 任務(wù)事件處理函數(shù)SAPI 任務(wù)事件處理函數(shù)是由SAPI_ProcessEvent( )控制，主要處理允許綁定時(shí)間事件、綁定時(shí)間事件、系統(tǒng)消息事件、進(jìn)入事件和用戶事件。這樣可以減少編程人員的任務(wù)量。窗體右上側(cè)是溫度和濕度的變化趨勢(shì)圖。如圖510所示。JDK是Java語言的編程的數(shù)據(jù)包。 // 初始化 MAC 層 osal_init_system( )。 //初始化系統(tǒng)的任務(wù) osal_mem_kick()。 // 初始化堆棧 InitBoard( OB_COLD )。 Android應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 軟件介紹Android是一種基于Linux的自由并且開放源代碼的操作系統(tǒng)。操作輸出部分有操作提示標(biāo)簽、操作提示窗口，可以對(duì)每步操作進(jìn)行提示。圖 58 PC電腦上位機(jī)程序下面介紹上位機(jī)的顯示窗口的組成部分，上位機(jī)程序主界面如圖59所示：標(biāo)題欄，標(biāo)有名稱“室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀——T111齊利剛”，名稱左側(cè)有該程序的應(yīng)用圖標(biāo)，右側(cè)有關(guān)閉窗口的按鈕。 //調(diào)用處理函數(shù) HAL_ENTER_CRITICAL_SECTION(intState)。下面主要講的就是如何進(jìn)行任務(wù)事件的處理。下面就是任務(wù)初始化的程序代碼：void osalInitTasks( void ){ uint8 taskID = 0。osal_start_system( )一旦執(zhí)行，則不再返回Main( )函數(shù)。 // 初始化 Flash 存儲(chǔ)器 zmain_ext_addr( )。需要注意的是：如果有幾個(gè)事件同時(shí)發(fā)生，需先判斷優(yōu)先級(jí)，然后逐次處理事件。嵌入式IAR Embedded Workbench開發(fā)環(huán)境非常好用，用戶可以利用他完全、高效地開發(fā)和管理嵌入式應(yīng)用工程。不同的點(diǎn)是，Zigbee協(xié)調(diào)器只是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送的功能，所以協(xié)調(diào)器除了最小系統(tǒng)之外，包括收發(fā)功能的天線電路，因?yàn)樗€通過USB數(shù)據(jù)線連接電腦串口，所以還會(huì)有USB轉(zhuǎn)串口的電路。注意：RF的收發(fā)操作是要以32MHz的晶體振蕩器為時(shí)鐘源才行[[] 茍全登,閆連山. 基于ZigBee的低功耗井下人員快速定位系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J]. 煤炭技術(shù),2013,09:113114.]。整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為三大部分：資源層、中間軟件層及應(yīng)用層，并且分別介紹了系統(tǒng)的硬件組成部分和軟件組成部分。：電源（數(shù)字）引腳， 數(shù)字電源去耦，不使用外部電路供應(yīng)；? GND 1，2，3，4：未使用的引腳 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的軟件主要分為四個(gè)部分：數(shù)據(jù)采集處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及分析和數(shù)據(jù)顯示。本文并結(jié)合Zigbee技術(shù)的低成本、網(wǎng)絡(luò)容量大、低功耗、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)將采用Zigbee組網(wǎng)的方式組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，將采用部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的方式對(duì)空氣污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)?？諝赓|(zhì)量檢測(cè)儀需要具備以下功能要求：（1）監(jiān)測(cè)范圍廣：系統(tǒng)監(jiān)測(cè)需要覆蓋區(qū)域內(nèi)的各個(gè)范圍，每個(gè)房間就需要設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，人流量大的地方需要加大監(jiān)測(cè)點(diǎn)密度；（2）監(jiān)測(cè)項(xiàng)目多：、二氧化硫、氨氣、一氧化氮、溫濕度、苯的化合物等空氣指標(biāo)；（3）監(jiān)測(cè)頻率高：24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，至少每隔十分鐘監(jiān)測(cè)一次；（4）數(shù)據(jù)采集、分析功能：利用傳感器自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，然后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換等將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；（5）數(shù)據(jù)發(fā)送、存儲(chǔ)功能：通過無線網(wǎng)絡(luò)將得到的監(jiān)測(cè)信息發(fā)送給上位機(jī)服務(wù)器，并保證監(jiān)測(cè)信息能夠?qū)崟r(shí)地存儲(chǔ)到服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫，便于觀測(cè)者訪問監(jiān)測(cè)信息；（6）監(jiān)測(cè)信息處理功能：監(jiān)測(cè)信息被實(shí)時(shí)保存到數(shù)據(jù)庫中，相關(guān)人員可以通過相應(yīng)的應(yīng)用軟件高效地訪問數(shù)據(jù)庫，得到有關(guān)的信息，從而清楚地了解到各地的空氣質(zhì)量情況；（7）反應(yīng)速度快：系統(tǒng)各模塊的處理能力應(yīng)適應(yīng)周圍空氣質(zhì)量的變化狀況，一旦發(fā)現(xiàn)空氣質(zhì)量異常,能夠快速地作出反應(yīng),及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警等有效措施。網(wǎng)絡(luò)層主要功能：一是控制節(jié)點(diǎn)連接或斷開網(wǎng)絡(luò)，二是納入或移除其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，三是查找節(jié)點(diǎn)和傳送數(shù)據(jù)等。除此之外，還采用三級(jí)安全保護(hù)措施對(duì)數(shù)據(jù)