【正文】 e munication. Experimental results show that in the temperature monitoring process,the system can flexible work． Key words:CC2530； temperature monitoring； ZigBee； DS18B20 . . 目 錄 １ 緒論 ............................................ 1 選題依據(jù)和意義 ........................................ 1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究背景及意義 ....................... 1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡介 ................................. 2 國內(nèi)外發(fā)展 和應(yīng)用現(xiàn)狀 ................................. 3 未來前景展望 ........................................ 4 2 ZigBee 協(xié)議簡介 ................................... 6 ZigBee 的概述 .......................................... 6 物理層 .............................................. 6 MAC 層 ............................................... 8 網(wǎng)絡(luò)層（ NWK） ...................................... 11 應(yīng)用層（ APL 層） .................................... 11 安全服務(wù)提供 層（ SSP 層） ............................ 12 ZigBee 的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) ..................................... 12 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點類型 ....................................... 12 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问? ....................................... 12 ZigBee 的工作模式 ..................................... 13 3 核心板介紹 ...................................... 15 CC2530 核心板 ......................................... 15 CC2530 介紹 ......................................... 15 CC2530 引腳描述 ..................................... 15 . . 普通底板 ............................................. 16 仿真器 ............................................... 17 溫度傳感器介紹 ....................................... 17 DS18B20 溫度傳感器特性 .............................. 17 DS18B20 管腳介紹 .................................... 17 4 開發(fā)環(huán)境快速建立 ................................. 19 相關(guān)軟件和驅(qū)動安裝 ................................... 19 TI 協(xié)議棧的安裝 ....................................... 21 仿真器 驅(qū)動安裝方法 ................................... 22 5 系統(tǒng)總體設(shè)計 .................................... 23 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ......................................... 23 協(xié)調(diào)器硬件設(shè)計 ..................................... 24 測溫節(jié)點的硬件設(shè)計 ................................. 25 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ......................................... 25 協(xié)調(diào)器節(jié)點設(shè)計 ..................................... 26 采集節(jié)點設(shè)計 ....................................... 27 溫度傳感器程序 ..................................... 29 6 運行結(jié)果 ........................................ 32 系統(tǒng)結(jié)果分析 ........................................ 33 總結(jié) ................................................. 34 參考文獻(xiàn) ............................................. 35 致謝 ................................... 錯誤 !未定義書簽。 但隨著各種網(wǎng)絡(luò)終端的出現(xiàn)、工業(yè)控制的自動化和家庭的智能化的快速發(fā)展、各種便攜式個人通信設(shè)備和家用電器設(shè)備的增加，人們享受無線信息傳輸系統(tǒng)帶來的便利. . 的同時，又同時針對發(fā)展的新的需求而不斷探索。早在 2021年 12月 IEEE成立了 IEEE 。我們的政府牽頭我們將會投入更多的精力到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究之中。 從 ZigBee協(xié)議規(guī)范的研究及完善方面來看， Zigbee協(xié)議規(guī)范從推出至今，已有大量研究者對 Zigbee網(wǎng)絡(luò)的時間同步、 廣播問題、安全機制等進(jìn)行了研究，并且 Zigbee協(xié)議正在繼續(xù)改進(jìn)并將提供更多的功能，但目前仍然存在一些例如無固定地址、容量極限較低、能源利用效率不高等問題。 . . 2 ZigBee協(xié)議簡介 ZigBee的概述 ZigBee是一種新興的短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) ,其突出優(yōu)點是工作頻段靈活 ,低復(fù)雜度， 低數(shù)據(jù)速率 ,低成本 ,高可靠性 ,具有自組網(wǎng)和自恢復(fù)能力等。不同的頻段所對應(yīng)的寬度不同。 物理層報頭指示凈荷部分的長度，凈荷部分含有 MAC 層數(shù)據(jù)包，最大長度是 127 字節(jié)。 圖 25 數(shù)據(jù)傳送到協(xié)調(diào)器 . . ② 數(shù)據(jù)從協(xié)調(diào)器傳出 在信標(biāo)使能方式中，協(xié)調(diào)器會利用信標(biāo)中的字段來告知有資料要傳送。 MAC 幀傳送至物理層后，就成為了物理幀的負(fù)載 PSDU。 ZDO6可以看成是指配到端點 O上的一個特殊的應(yīng)用對象，被所有 ZigBee設(shè)備包含，是所有用戶自定義的應(yīng)用對象調(diào)用的一個功能集，包括網(wǎng)絡(luò)角色管理，綁定管理，安全管理等。 圖 27 三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问? 星形網(wǎng)絡(luò)是三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中最簡單的，因為星形網(wǎng)絡(luò)沒用到 Zigbee協(xié)議棧，只要用802． 15． 4的層就可以實現(xiàn)。同時， 支持新 RemoTI的 ZigBee RF4CE ，這是業(yè)界首款符合 ZigBee RF4CE兼容的協(xié)議棧， 并且擁有 更大內(nèi)存將允許芯片無線下載，支持系統(tǒng) 編程。負(fù)壓特性。 至此，相關(guān)開發(fā)軟件和仿真器驅(qū)動都安裝好了。 協(xié)調(diào)器要完成的任務(wù)有很多 ， 不僅要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的組建 ， 還要接收和處理 Zink 采集來的溫度數(shù)據(jù) ， 與監(jiān)控主機進(jìn)行串口通信 ， 還要根據(jù)用戶. . 的需要通過監(jiān)控主機向 Zink 發(fā)送采集溫度的參數(shù)等 。 //提示接收到數(shù)據(jù) HalUARTWrite(0,amp。//溫度 T[0]=temp/10+48。 //數(shù)據(jù)線拉低 Ds18b20Delay(50)。//數(shù)據(jù)線拉高 Ds18b20Delay(3)。 //合并溫度值 } . . 6 運行結(jié)果 將終端節(jié)點通過 USB 線和電腦相連，并打開串口調(diào)試助手，可以看見如圖 61 所示畫面，終端節(jié)點通過 USB 線和電腦通訊，并在串口調(diào)試助手里面打印，我們就可以讀取終端節(jié)點的溫度。 . . 參考文獻(xiàn) [1] 高守瑋，吳燦陽等 .ZigBee 技術(shù)實踐教程 [M]. 北京：航空航天大學(xué)出版社， 2021. [2] 周武斌 .Zigbee 無線組網(wǎng)技術(shù)的研究 [D]. 長沙：中南大學(xué) .2021. [3] CC2530:A True System－ on － Chip solution for 2． 4GHZ IEEE 802． 15． 4 ／ ZigBee [4] 李新 .基于 CC2530 的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)計 [M].PLCamp。 V1 = Ds18b20Read()。 Ds18b20OutputInitial()。//數(shù)據(jù)線拉低 Ds18b20Delay(6)。 if ( AF_DataRequest( amp。這部分的軟件實現(xiàn)主要有設(shè)備的初始化、協(xié)調(diào)器建網(wǎng)、節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)信息的收發(fā)和處理等，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的工作流程如圖 55所示。 CC2530 只需要很少的外界原件就可以運行了。下載完畢后再運行程序就可以了。測溫范圍 55℃ +125℃，在 10℃ +85℃時精度為 +℃。 . . 3 核心板介紹 CC2530核心板 功能特點： ①高性能、低功耗的 8051微控制器內(nèi)核； ②適應(yīng) IEEE RF收發(fā)器； ③ 開放頻段，工作頻段為 ； ④ 16個傳輸信道，根據(jù)環(huán)境進(jìn)行切換可靠通信信道； ⑤ 無線傳輸速率達(dá) 250kbps； ⑥具有 8路輸入 8～ 14位 ADC； ⑦ 使用 ，可靠傳輸距離達(dá) 250米。是網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離延伸的必要部分。 應(yīng)用層（ APL層） ZigBee應(yīng)用層包括應(yīng)用支持子層 (APS子層 )、應(yīng)用框架 (AF)和 ZigBee設(shè)備對象 (ZDO)。 . . ① 信標(biāo)幀 信標(biāo)幀的負(fù)載數(shù)據(jù)單元由四部分組成：超幀描述字段、 GTS 分配字段、待轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)目標(biāo)地址字段和信標(biāo)幀負(fù)載數(shù)據(jù)。 (2) 數(shù)據(jù)傳輸模式 LRWPAN 網(wǎng)絡(luò)中存在著三種數(shù)據(jù)傳輸方式：數(shù)據(jù) 發(fā)送到 協(xié)調(diào)器、 數(shù)據(jù)從 協(xié)調(diào)器發(fā) 出 、對等數(shù)據(jù) 傳送 。每個信道占用半個片碼偏移周期。 (1) 無線信道的分配 IEEE 規(guī)范的物理層定義了三個載波頻段用于收發(fā)數(shù)據(jù)： 868MHz（歐洲）、915 北美）和 2400 MHz（全球范圍）。因此很有必要提高路由算法的高效性和可擴展性。比如一些危險的工業(yè)環(huán)境如井礦、 核電廠等，工作人員可以通過它來實施安全監(jiān)測。 但是， 國內(nèi)對于以 Zigbee 技術(shù)為基礎(chǔ)的無線組網(wǎng)技術(shù)卻起步較晚，國內(nèi) Zigbee 模塊生產(chǎn)廠家一般都受芯片廠家數(shù)量等限制價格，國內(nèi)市場只要被國外儀器所占領(lǐng)，國內(nèi)未見成熟的自主研發(fā)的 Zigbee 產(chǎn)品，只有一些研究性和簡單應(yīng)用文章出現(xiàn)于期刊雜志。硬件上， WSN節(jié)點主要由 數(shù)據(jù)采集 單元、數(shù)據(jù)處理單元、無線數(shù)據(jù)收發(fā)單元以及小型電池單元組成， 因其 尺寸 較 小， 故 具有低成本、低功耗、多功能等特點； 而 從軟件上看，借助于節(jié)點中內(nèi)置傳感器有效探測所處區(qū)域的溫度、濕度、光強度、壓力等環(huán)境參數(shù)以及待測對象的電壓、電流等物理參數(shù)， 它可以接收記錄 并通過無線網(wǎng)絡(luò)將探測信息傳送到數(shù)據(jù)匯聚中心進(jìn)行處理、分析和轉(zhuǎn)發(fā)。 但 例如 布線麻煩 、 線路 故障難以檢查 、 設(shè)備重新布局就要重新布線 、 不能隨意移動 等這些有線網(wǎng)絡(luò)先天帶有的缺憾卻愈發(fā)地突出，漸漸阻礙了有線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。 本文針對現(xiàn)實環(huán)境中對溫度了解的需要 ， 設(shè)計了一種基于 ZigBee自組網(wǎng)技術(shù)的溫度監(jiān)測系統(tǒng) 。 ZigBee 協(xié)議是由IEEE 802． 15． 4 標(biāo)準(zhǔn)的 PHY 層和 MAC 層再加上 ZigBee 聯(lián)盟定義的網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層所組成，其突 出的特點是擁有網(wǎng)絡(luò)支持低成本、低功耗、低速率、短距離的數(shù)據(jù)傳輸能力。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡介 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的靜止或移動的傳感器以自 組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息，并報告給用戶。在標(biāo)準(zhǔn)化方面， IEEE ． 4工作組主要負(fù)責(zé)制定物理層和 MAC層的協(xié)議，其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，高層應(yīng)用、測 試和