【導讀】高，人們對自己的生活環(huán)境有了更高的要求，希望自己的生活環(huán)境健康、舒適。線技術在智能家居上的應用將越來越廣泛。因此，本文利用ZigBee技術設計出了這種。該系統中，傳感器節(jié)點可以選擇溫度、濕度、亮度等傳感器，并且可以根據需求添加或減少傳感器節(jié)點。所以本文無線網絡終端模塊。選用的CC2530芯片為平臺，以實現信息數據的接收與發(fā)送。此芯片內置8051內核的單片。在數據接收端收到的數據處理傳送到PC機上顯示。用戶方便監(jiān)測數據，本文在PC機上設計了顯示界面，讓人們更加方便操作及監(jiān)測數據。本系統運行可靠，能正確獲取環(huán)境數據，實現實時監(jiān)測。

　　

【正文】 Evt( void ) 處 理 網 絡 啟 動 事 件 ； 再 執(zhí) 行osal_set_event( ZDAppTaskID, ZDO_STATE_CHANGE_EVT )。， 設置網絡狀態(tài)改變事件，發(fā)送到 ZDApp 層，觸發(fā) ZDO_STATE_CHANGE_EVT 事件 。 The eighth step：執(zhí)行 ZDApp_event_loop（）函數，找到相對應的網絡改變事件 。 The ninth step：執(zhí)行 ZDO_UpdateNwkStatus()函數， ZDO 狀態(tài)改變事件 。 The tenth step：執(zhí)行 zdoSendStateChangeMsg（）函數，發(fā)送狀態(tài)改變消息 。 The eleventh step：執(zhí)行 MT_ProcessIningCommand()函數 。 The twelfth step：執(zhí)行 MT_ZdoStateChangeCB 自此協調器組網完畢。 整個的組網流程圖如圖 52 所示： 江蘇理工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 24 頁 共 35 頁 End Main（） Osal_init_system() Osal_start_system Event happend? N Y End ZDApp_Init() OsalInitTask() Osal_init_system() ZDO_NetWorkFormationConfirmCB() ZDApp_event_loop() ZDApp_NetworkInit() ZDO_Init() ZDOInitDevice(0) ZDApp_event_loop() ZDO_StartDevice() Osal_set_event() ZDO_UpdateNwkStatus() Osal_set_event() ZDApp_event_loop() MT_ProcessIningCommand() zdosendStateChangeMsg() MT_ZdoStateChangeCB() End ZDApp_NetworkStartEvt() ZDApp_Init() 圖 52 協調器組網流程 江蘇理工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 25 頁 共 35 頁 協調器節(jié)點軟件實現 協調器節(jié)點主要實現 ZigBee 網絡的建立 (如圖 52)，指令的發(fā)送，數據的接收、轉發(fā)，與 PC 通信。同時，為了方便用戶使用，控制中心節(jié)點也可以單獨作使用，直接通過 LCD 顯示屏觀察監(jiān)測數據。因此，協調器節(jié)點的軟件主要由以下幾個模塊組成： (1)ZigBee 數據收發(fā)模塊： 此模塊的協議棧代碼是 TI 公司提供的，其符合 協議，下面分別是無線發(fā)收函數的程序。 無線數據發(fā)送函數： void zb_SendDataRequest ( uint16 destination, uint16 mandId, uint8 len, uint8 *pData, uint8 handle, uint8 txOptions, uint8 radius ) { afStatus_t status。 afAddrType_t dstAddr。 txOptions |= AF_DISCV_ROUTE。// 分配地址 if (destination == ZB_BINDING_ADDR) { = afAddrNotPresent。//afAddrNotPresent=0} else { //應用短地址 = destination。 = afAddr16Bit。//afAddr16Bit=2 if ( ADDR_NOT_BCAST != NLME_IsAddressBroadcast( destination ) ) {txOptions amp。= ~AF_ACK_REQUEST。 } } // 設置結束點 = EndPoint。 // 發(fā)送數據 status = AF_DataRequest(amp。dstAddr, amp。sapi_epDesc, mandId, len, 江蘇理工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 26 頁 共 35 頁 pData, amp。handle, txOptions, radius)。 if (status != afStatus_SUCCESS) { SAPI_SendCback( SAPICB_DATA_CNF, status, handle )。 } }[12] //無線數據接收函數： void SAPI_ReceiveDataIndication( uint16 source, uint16 mand, uint16 len, uint8 *pData ) { if defined ( MT_SAPI_CB_FUNC ) if ( SAPICB_CHECK( SPI_CB_SAPI_RCV_DATA_IND ) ) { zb_MTCallbackReceiveDataIndication( source, mand, len, pData )。 } else endif //MT_SAPI_CB_FUNC { zb_ReceiveDataIndication( source, mand, len, pData )。 } }[13] (2)串口通信模塊； 在 ZigBee 協議棧中，協調器節(jié)點的串口通信單元已經由硬件層實現了接口封裝，其實現文件為 hal _ 和 hal _ 。后續(xù)開發(fā)人員在使用時，只需要對此單元進行適當的配置就可以調用此單元，實現數據的收發(fā)，故此不再贅 述。 綜上，協調器節(jié)點的程序流程圖如圖 52 所示： 江蘇理工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 27 頁 共 35 頁 傳感器節(jié)點軟件設計 傳感器節(jié)點實現的是數據的采集和發(fā)送，其啟動后和協調器一樣開始進行網絡初始化，然后開始與協調器通信，加入網絡。所以其收發(fā)程序與協調器相似，具體流程如圖53 所示。 每個不同的傳感器節(jié)點所測得環(huán)境信息不通，本文涉及有溫度，一氧化碳、亮度等。每個傳感器數據獲取傳輸過程相似，故本文只以溫度傳感器做介紹，其余不做敘述。 開始 硬件網絡初始化 初始化完成 發(fā)送指令 接收傳感器信息 將信息發(fā)送給 PC 否 是 是 否 圖 52 協調器程序流 程 圖 江蘇理工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 28 頁 共 35 頁 本章小結 本章先介紹了 CC2530 的開發(fā)環(huán)境，又主要介紹了智能家居環(huán)境監(jiān)測系統各個部分的軟件設計，包括協調器節(jié)點，傳感器節(jié)點的數據傳輸流程圖，都有介紹與說明，并給出了 部分 核心函數。 開始 硬件網絡初始化 初始化完成 發(fā)送指令 接收 溫度傳感器 信息 將信息發(fā)送給 協調器 否 是 是 否 圖 53 傳感器節(jié)點程序流程圖 江蘇理工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 29 頁 共 35 頁 第 6 章 上位機軟件實現及測試 上位機軟件實現 上位機負責接收協調器通過串口發(fā)送來的數據并實時顯示。該上位機是用 c++在Qt 編譯環(huán)境下寫的一個簡單的軟件，實現簡單，由于技術有限不能開發(fā)出功能比較強的軟件，但是此上位機軟件能夠滿足我們現場監(jiān)控的需要，能夠與協調器通信，還能在溫度過高或過低時發(fā)出警告。 上位 機軟件如圖 61 所示 圖 61 上位機界面 如上圖所示，該上位機軟件能夠滿足一般性監(jiān)控需求，當然也有很多的不足之處，其中像濕度，亮度的信息并未參加測試。因為資金問題只做了溫度檢測。 在軟件中串口號和波特率是可以選擇的，軟件中我們增加了可以選擇節(jié)點的選擇，通過選擇節(jié)點可以獲取不同地點、不同傳感器的數據，在本設計中我們只用了溫度且節(jié)點只有一個，因此默認都為節(jié)點 1，通過下拉菜單可以更改選擇。 江蘇理工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 30 頁 共 35 頁 點開文件里面會有一個設置按鈕，點開設置按鈕會出現一個設置警報溫度值的窗口，可以在里面進行設置，如圖 62 所示： 圖 62 報警溫度設置 將要設置的溫度值設置好，最高和最低溫度設置好，按確定即可。 軟件測試 硬件設備連接成功，啟動開關，終端節(jié)點與協調器節(jié)點自動組網成功后，運行上位機軟件，將串口與波特率設置好，然后點擊按鍵打開串口，出現顯示頁面如下圖 63 所示。此時我們只用了一個節(jié)點，溫度值顯示正常，未超過報警值，不出現報警。 江蘇理工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 31 頁 共 35 頁 圖 63 溫度值正常顯示 當獲取的溫度值大于設定的溫度時，會跳出溫度過高的警告窗口，如圖 64 所示： 圖 64 溫度過高報警 當獲取的溫度值小于設定的溫度時，會跳出溫度過低的警告窗 口，如圖 65 所示： 圖 65 溫度過低報警 最終測試結果基本通過，數據能正常接收，當溫度過高或過低時能發(fā)出警告。 江蘇理工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 32 頁 共 35 頁 本章小結 本章介紹了上位機軟件的顯示及其報警功能，結合硬件對整個系統做了測試。并對整個測試結果做了總結。 江蘇理工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 33 頁 共 35 頁 結束語 通過了三個多月的努力，我的畢業(yè)設計 基于 ZigBee 的智能家居環(huán)境監(jiān)測系統的設計與實現 工作終于完成了。本文以 ZigBee 無線通信技術為基礎，設計了無線家居環(huán)境監(jiān)測系統，給出了總體的設計方案，同時還給出了硬件、軟件及上位機軟件的設計。所得到的系統易用、 可擴展，基本達到了設計要求。 另外，本系統還有許多可改進的地方，比如說功耗方面，可以在電源管理程序和無線發(fā)射程序方面改進，以達到更節(jié)省能源的效果；本系統中使用的是串口將信息發(fā)送到管理中心，以后還可以通過無線發(fā)送到手機客戶端，以便人們無論在何處都能實時了解到環(huán)境的變化。還有報警方面做得還不夠完善，有待提高。 江蘇理工學院畢業(yè)設計說明書（論文） 第 34 頁 共 35 頁 參考文獻 [1] 楊劍 .無線風潮中看 ZigBee[J].電子與電腦， 2020,7:2225. 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