【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)站或者接收站，半功能節(jié)點只能在外部設(shè)備中起到發(fā)送數(shù)據(jù)的作用。星形連接模式通過星形連接模式組網(wǎng)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)是最簡單的網(wǎng)絡(luò)連接模式，只需要從外部設(shè)備中選擇一個作為協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，但也只有這個設(shè)備可以接收數(shù)據(jù)，其他設(shè)備節(jié)點只能發(fā)送數(shù)據(jù)而不能接收數(shù)據(jù)。樹形連接模式樹形連接模式是從星形連接方式發(fā)展而來，考慮到星形連接模式的網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備與設(shè)備之間是不能進(jìn)行數(shù)據(jù)互傳的，只能在協(xié)調(diào)器設(shè)備中看到每個設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，于是樹形連接方式在它組建的網(wǎng)絡(luò)中加入了一些可以作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)功能的設(shè)備節(jié)點，該類節(jié)點分布在樹形網(wǎng)絡(luò)中的不同位置，通過它們之間建立起通信的橋梁，每一個具有數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)功能的節(jié)點負(fù)責(zé)與它相連節(jié)點的數(shù)據(jù)收發(fā)，然后將數(shù)據(jù)與和它同類的節(jié)點進(jìn)行相互的交流，組成了一個多個星形網(wǎng)絡(luò)連接在一起的樹形網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)形連接模式網(wǎng)形連接模式是在以上幾個連接方式的原型上邁出了一大步，在其所構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)中，所有設(shè)備都具有智能化的處理器，設(shè)備與設(shè)備之間不需要數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)可以直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，數(shù)據(jù)可以在設(shè)備之間無阻礙的進(jìn)行傳動，由近及遠(yuǎn)，由遠(yuǎn)及近，構(gòu)成一個龐大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，數(shù)據(jù)可以輕輕松松的傳送到所需求的位置。同時由于該網(wǎng)絡(luò)不需要具有數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)功能的設(shè)備，消除了當(dāng)出現(xiàn)該設(shè)備出現(xiàn)故障時整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓的隱患，保證了網(wǎng)絡(luò)可以一直綠燈讓數(shù)據(jù)交流暢通無阻。家庭遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是以家庭為單位，在家庭內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，本著功能和網(wǎng)絡(luò)簡單的需求，該系統(tǒng)選擇星形連接模式，由各個醫(yī)療數(shù)據(jù)采集工具作為網(wǎng)絡(luò)的子節(jié)點，將ZigBee協(xié)調(diào)器安裝到電腦上，負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)維護(hù)新網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建：新網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建是通過整個網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器設(shè)備完成的。（ Scanchannels,ScanDuration,BeaconOrder,SuperframeOrder,PANId,BatteryLifeExtension）該命令主要工作過程為首先判斷信道是否掃描及時長，記錄應(yīng)用層信標(biāo)幀和超幀序號，是否賦予Id值。ZigBee組網(wǎng)的主要過程總結(jié)如下，網(wǎng)絡(luò)層再通過指令傳送給MAC層，使其開展信道能量的獲取及反饋；網(wǎng)絡(luò)層收到反饋后給予PAN標(biāo)識和網(wǎng)絡(luò)地址，然后向應(yīng)用層報告。如何加入網(wǎng)絡(luò)在已知網(wǎng)絡(luò)存在后。.request（ PermitDuration）.request ( Status) 該命令的主要值為可以連接網(wǎng)絡(luò)的證書有效期的限制，以此來控制連接的時段。加入網(wǎng)絡(luò)的形式主要有三種，聯(lián)合模式即新外設(shè)與已知協(xié)調(diào)器共同加入網(wǎng)絡(luò)；直接模式即先由路由或者協(xié)調(diào)器與新外設(shè)結(jié)合，然后新外設(shè)作為整體加入網(wǎng)絡(luò)。再加入模式即已在網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，在無法連接到協(xié)調(diào)器的情況下，再次加入網(wǎng)絡(luò)。斷開網(wǎng)絡(luò)在已知網(wǎng)絡(luò)中外設(shè)需要加入網(wǎng)絡(luò)也需要斷開網(wǎng)絡(luò)，包括協(xié)調(diào)器本身。NLMELEAVE(.request/.confirm/.confirm)的屬性為.request（ DeviceAddress）.confirm (DeviceAddress Status) .confirm (DeviceAddress)該命令的主要值為顯示外設(shè)地址，如果地址為空則斷開網(wǎng)絡(luò)成功。外部設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)斷開主要有兩種形式，其一為外設(shè)從協(xié)調(diào)器處申請離開： 這種形式又分為外設(shè)離開過程和協(xié)調(diào)器離開方式，由網(wǎng)絡(luò)層判斷是否有相同的操作，如果沒有則由MAC層發(fā)送離開網(wǎng)絡(luò)指令；其二為協(xié)調(diào)器指示外設(shè)離開； 本課題中ZigBee技術(shù)的實現(xiàn)本系統(tǒng)中ZigBee網(wǎng)絡(luò)以星形網(wǎng)絡(luò)模式實現(xiàn)，溫度采集工具標(biāo)記為1號ZigBee節(jié)點，功能定義為采集溫度并將其發(fā)送出去；電子血壓計工具標(biāo)記為2號ZigBee節(jié)點，功能定義為采集用戶血壓值并將其發(fā)送出去。以CC2530芯片為中控芯片的設(shè)備定義為3號ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點。以此類推，有相同功能的醫(yī)療采集工具按順序定義為不同編號的ZigBee節(jié)點，負(fù)責(zé)相同的數(shù)據(jù)采集及發(fā)送職責(zé)。 IAR平臺IAR Embedded Workbench for 8051是本課題中CC2530芯片的開發(fā)環(huán)境，主要編程語言為C語言。該軟件是IAR Systems公司開發(fā)的一套具有高性能的軟件，該軟件能提供給用戶各種不同的選擇，根據(jù)硬件的不同需求的不同選擇對應(yīng)的開發(fā)工具。該軟件融合了各種用戶工作需要的工具展現(xiàn)了強大的功能：（1）開發(fā)環(huán)境可根據(jù)用戶需求自定義擴展：包括多層次功能表示，智能化源文件瀏覽器等；（2）先進(jìn)的編譯器：可完美支持各系統(tǒng)間的移植；支持各類轉(zhuǎn)換形式；（3）功能強大的CSPY174。調(diào)試器：控制尺度十分精密，易支持拖放操作；查看代碼的以往執(zhí)行過程非常方便；實現(xiàn)了編輯的同時可進(jìn)行調(diào)試的功能； （4）功能強大的IAR XLINK 鏈接器：代碼，數(shù)據(jù)的放置可通過用戶選擇段命令進(jìn)行精確的控制；支持多種調(diào)試和仿真器；（5）標(biāo)準(zhǔn)的IAR庫和庫工具：所必須的源代碼都包括其中，用戶可根據(jù)需求自定義配置。RFD終端設(shè)備程序過程：程序首先對CC2530主控芯片和1602液晶顯示器進(jìn)行初始化，初始化成功后將傳感器電源打開。接著在完成初始化協(xié)議棧后，開始向協(xié)調(diào)器設(shè)備發(fā)送允許進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的信號，等待協(xié)調(diào)器的反饋，設(shè)置該終端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)地址。如果協(xié)調(diào)器允許請求且設(shè)備進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)成功，終端設(shè)備會以二極管點亮標(biāo)識，如果沒有成功則二極管不會點亮。在該終端設(shè)備成功進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)之后，就可以進(jìn)行檢測溫度值或者血壓值的操作，然后通過循環(huán)調(diào)用SendData()函數(shù)將這些數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器。設(shè)備可設(shè)定在一定時間內(nèi)連續(xù)采集用戶的溫度值或者血壓值，把數(shù)據(jù)一起發(fā)送到協(xié)調(diào)器。數(shù)據(jù)發(fā)送成功后，設(shè)備會進(jìn)入待工作狀態(tài)狀態(tài)；如果數(shù)據(jù)發(fā)送失敗，設(shè)備會重新檢測用戶的生理信息，然后再次發(fā)送給協(xié)調(diào)器直到反饋成功。終端設(shè)備程序流程圖如圖11所示圖11 RFD程序流程圖協(xié)調(diào)器設(shè)備的程序過程：程序首先把CC2530主控芯片進(jìn)行初始化處理，包括內(nèi)部的協(xié)議棧同時開啟中斷，然后程序開始建立一個新的網(wǎng)絡(luò)，ID號，頻道號等。當(dāng)前的物理地址，包括新建立網(wǎng)絡(luò)的頻道號等都可以在串口工具中顯示。然后協(xié)調(diào)器應(yīng)用層程序模塊開始調(diào)用函數(shù)監(jiān)測空中的無線信號。當(dāng)監(jiān)測到空中有終端設(shè)備申請進(jìn)入新建立的網(wǎng)絡(luò)，串口調(diào)試工具會顯示該設(shè)備的物理地址，同時協(xié)調(diào)器也會將其對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)地址賦予它。然后協(xié)調(diào)器調(diào)用aspFSM（）函數(shù)來接終端設(shè)備發(fā)送過來數(shù)據(jù)，包括溫度值或者血壓值，然后再將數(shù)據(jù)從串口發(fā)送出去。協(xié)調(diào)器設(shè)備程序流程圖如圖12所示圖12網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器程序流程圖 主程序部分代碼 include “”UINT16 ping_t。UINT32 my_timer。LADDR_UNION dstaddr。typedef enum_PP_STATE_ENUM{ PP_STATE_IDLE,PP_STATE_SEND,PP_STATE_WAIT_FOR_TX}PP_STATE_ENUM,PP_STATE_ENUM ppState。BYTE payload[2]。Void main (void){my_timer=0。halInit()。evbInit()。ifdef WXLPAN_COORDINATORInitSensorIO()。SensorPowerOn()。endifaplInit()。conPrintConfig()。ENABLE_GLOBAL_INTERRUPT()。EVB_LED1_OFF。EVB_LED2_OFF。ifdef WXLPAN_COORDINATORapleFormNetwork()。while(apsBusy()){apsFSM()。}conPrintROMString(“Network formed,waiting for RX\n”)。 Print6(7,3,” Network beigin”,1)。EVB_LED1_ON()。elsedo{aplJionNetwork()。while(apsBusy()){apsFSM()。}if(aplGetStatus()==WXLPAN_STATUS_SUCCESS){EVB_LED1_ON()。conPrintROMString(“Network Join successded!\n”)。conPrintROMString(“My ShortAddress is”)。conPrintUINT16 (aplGetMyShortAddress())。conPCRLF()。conPrintROMString(“Parent LADDR:”)。conPrintLADDR(“aplGetMyShortAddress”)。conPrintROMString(“,Parent SADDR:”)。conPrintUINT16 (aplGetMyShortAddress())。conPCRLF()。break。}else{ conPrintROMString(“Network Join FAILED! Waiting,then trying again\n”。my_timer=halGetMACTimer()。//wait for 2 secondsWhile((halMACTimerNowDelta(my_timer))MSECS_TO MACTICKS(2*1000))。}} while(1)endififdef WXLPAN_COORDINATORaplSetMacMaxFrameRetries(0)。while(1){ apsFSM()。}endififdef WXLPAN_RFD=0。ppState=PP_STATE_SEND。aplSetMacMaxFrameRetries(0)。while(1){SendData(0。}Endififdef WXLPAN_ROUTERDEBUG_PRINTNEIGHBORS(DBG_INFO)。conPritROMString(“Router,doing its thing.!\n”)。while(1){ apsFSM()。}endif} 本章小結(jié)：主要介紹了無線通信各方式的對比分析，Zigbee技術(shù)的簡析，Zigbee網(wǎng)絡(luò)的分析，整個Zigbee網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成，RFD終端節(jié)點以及協(xié)調(diào)器設(shè)備的流程圖設(shè)計，部分主要代碼的介紹。第四章 基于決策樹算法的客戶端軟件設(shè)計本系統(tǒng)在客戶端及服務(wù)器端軟件的功能需求：用戶電腦客戶端軟件為基于決策樹ID3算法的智能醫(yī)療軟件，主要功能為提供一些“心悸、胸悶、手指麻木和疼痛、肌肉酸痛、年齡、身高體重、有無以往病史等醫(yī)學(xué)選項”供用戶選擇，輔以醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)采集工具采集到的生理數(shù)據(jù)，智能判斷用戶身體情況，然后作出相應(yīng)的診斷醫(yī)療建議。醫(yī)療中心服務(wù)器端軟件為基于模糊算法的輔助監(jiān)控軟件，其主要功能為監(jiān)控用戶的身體狀況，將最最危急的用戶，優(yōu)先提供給醫(yī)務(wù)人員。 ： 決策樹算法的研究開始于60年代到70年代之間，最早由羅斯為了優(yōu)化了決策樹的整體構(gòu)造，于是提出了決策樹ID3算法，主要是通過犧牲研究葉子數(shù)目的代價換來的決策樹的優(yōu)化，然后針對決策樹ID3算法的不足，它是基于決策樹ID3算法的改進(jìn)，主要改進(jìn)的決策樹剪枝技術(shù)，導(dǎo)出的規(guī)則等等，不僅適用于分類問題，而且對于回歸問題。決策樹算法主要是對所選數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類，通過逼近離散函數(shù)來實現(xiàn)。主要的流程為通過對所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類歸納，整理出適合的規(guī)則和計算出對應(yīng)的決策樹，然后再通過所建立的決策樹對新得到的數(shù)據(jù)分析，同時也將新數(shù)據(jù)的規(guī)則融入到?jīng)Q策樹中。也就是說決策樹就是通過歸納的規(guī)則來對數(shù)據(jù)分類。典型的決策樹算法是ID3，CART等。起源于概念學(xué)習(xí)系統(tǒng)CLS。決策樹ID3算法從信息論中引入了信息增益，用它來作為建立決策樹的度量。以信息熵的大小來選取所得數(shù)據(jù)的測試屬性，將測試屬性作為整個決策樹的根節(jié)點，然后依次計算子節(jié)點。首先創(chuàng)建一個節(jié)點，判斷樣本是否屬于一個類別，相同則停止不同則繼續(xù)。然后標(biāo)記這個節(jié)點，將該節(jié)點標(biāo)記為樹葉節(jié)點，并且標(biāo)記該類節(jié)點。通過公式來計算所有屬性的信息熵等，篩選哪個屬性為最適合作為該決策樹的測試屬性，通過該測試屬性對訓(xùn)練集進(jìn)行歸類。計算測試屬性中的其他值對應(yīng)的信息熵及信息期望，梳理構(gòu)建樹的分支，將相同的樣本數(shù)據(jù)歸為一類。依照以上的規(guī)則過程，從上至下進(jìn)行遞推，同如下幾個條件進(jìn)行對比，如果滿足任何一個條件，那么遞推就停止，（）。決策樹ID3算法的優(yōu)點:(1) 清晰的理論，簡單的算法，有良好的研究經(jīng)驗，及成功的研究事例。(2) 預(yù)測的規(guī)則準(zhǔn)確率精度較高決策樹ID3算法的缺點:(1) 存在研究偏向問題，每個特征屬性的取值個數(shù)會相互影響，造成信息量的偏差。(2) 每個特征屬性間的關(guān)聯(lián)性比較差，是單變元算法。(3) 魯棒性；數(shù)據(jù)的微小的錯誤就會導(dǎo)致不同的結(jié)果。:(1) 產(chǎn)生的分類規(guī)則易于理解(2) 規(guī)則的準(zhǔn)確率較高。:(1) 在樹的構(gòu)造過程中，需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行多次計算和排序，會導(dǎo)致算法的低效。(2) 內(nèi)存程序無法滿足大數(shù)據(jù)的運行。綜合分析決策樹幾種算法的優(yōu)缺點，根據(jù)本軟件的功能需求及數(shù)據(jù)類型，該軟件選擇決策樹ID3算法來處理數(shù)據(jù)。由于智能醫(yī)療軟件的功能需求，需要獲取以往病人得病的起因（主要是得病的主要因素），病人的病例，及相應(yīng)的診斷結(jié)果和治療方法。同時還要獲得大量的醫(yī)學(xué)保健資料，藥物的數(shù)據(jù)，和養(yǎng)生的保養(yǎng)，飲食，作息等數(shù)據(jù)。該軟件的數(shù)據(jù)主要通過查閱醫(yī)學(xué)網(wǎng)站獲得，其次通過來自醫(yī)院的同學(xué)獲得。部分?jǐn)?shù)據(jù)如表2所示表2 醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)表編號年齡(歲)血壓值(收縮壓mmHg),(舒張壓mmHg)肥胖頭