【正文】 拓?fù)涞倪壿嫿Y(jié)構(gòu)由網(wǎng)絡(luò)層定義。LRWPAN中的器件既可以使用64位IEEE地址，也可以使用在關(guān)聯(lián)過程中指配的16位短地址。因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)中用電池供電的嵌入式器件，經(jīng)常的更換電池所產(chǎn)生的費(fèi)用往往比器件本身的成本還要高。，在數(shù)據(jù)傳輸過程中引入了節(jié)省功率的機(jī)制。多數(shù)機(jī)制是基于信標(biāo)使能的方式，主要是限制器件或協(xié)調(diào)器之收發(fā)信機(jī)的開通時(shí)間，或者在無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)使它們處于休眠狀態(tài)用設(shè)備的功耗量。：間接數(shù)據(jù)傳輸、直接數(shù)據(jù)傳輸和有時(shí)隙保證的數(shù)據(jù)傳輸。Zigbee網(wǎng)絡(luò)是一種高可靠性的無線數(shù)字傳輸網(wǎng)絡(luò)，它可工作在三種流行的免費(fèi)頻段上(、美國流行的915 MHz 和歐洲流行的868MHz)。其傳輸速率分別可以達(dá)到250kbit/s、40kbit/s和20kbit/s。、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。并由Zigbee Alliance和IEEE 。Zigbee棧體系結(jié)構(gòu)由一組稱為層的塊兒組成。每個(gè)層為上層執(zhí)行指定一套服務(wù)：數(shù)據(jù)實(shí)體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，管理實(shí)體提供所有其它服務(wù)。每個(gè)服務(wù)實(shí)體通過一個(gè)服務(wù)接入點(diǎn)（SAP）為上層提供一個(gè)接口，每個(gè)SAP支持一些服務(wù)原語來完成必須的功能。Zigbee網(wǎng)絡(luò)層（NWK）支持星形、樹狀形和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)。在星狀形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)里，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是由一個(gè)獨(dú)立的通信設(shè)備Zigbee協(xié)調(diào)器來進(jìn)行控制。Zigbee協(xié)調(diào)器的功能主要是負(fù)責(zé)對(duì)已連入網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制和維護(hù)。在樹狀形拓?fù)浜途W(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)里，Zigbee協(xié)調(diào)器得功能主要是對(duì)已建立的網(wǎng)絡(luò)中的一些參數(shù)進(jìn)行選擇、確定和設(shè)置等。ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組建主要是為工業(yè)化的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸。它的協(xié)議規(guī)范使得設(shè)備功耗低、工作可靠、工作安全、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、使用方便等特點(diǎn)。而移動(dòng)通信網(wǎng)的CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)主要是為用戶的語音的通信而建立的，其單個(gè)基站的費(fèi)用一般都在百萬元以上，而Zigbee協(xié)議中的每個(gè)Zigbee的基站價(jià)值卻不到人民幣1000元?；谝陨蠈?duì)Zigbee節(jié)點(diǎn)的分析，因此，我選擇使用ZigBee中CC2430芯片作為本論文中的基站節(jié)點(diǎn)來應(yīng)用。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) Zigbee網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)　　傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)、傳感器工作的控制以及數(shù)據(jù)的采集與收發(fā)。傳感器節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與定時(shí)發(fā)送；路由節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)；匯聚節(jié)點(diǎn)一方面負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)配置與管理，包括定義通信信道、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符（PANID），配置網(wǎng)絡(luò)的Profile,響應(yīng)節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求和綁定請(qǐng)求，為其他節(jié)點(diǎn)分配網(wǎng)絡(luò)地址等。另一方面還接收各傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)，將其進(jìn)行匯聚后通過RS232串口傳給PC機(jī)終端。 　 首先上電初始化整個(gè)系統(tǒng)，啟動(dòng)協(xié)調(diào)器建立一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，路由節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)尋找并加入網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)器即可與終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行綁定。綁定完成后傳感器節(jié)點(diǎn)即可采集數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)，收集節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)，并通過RS 232傳至PC顯示。路由節(jié)點(diǎn)的流程基本與協(xié)調(diào)器相似，只是它將接收的信息再轉(zhuǎn)發(fā)給協(xié)調(diào)器。 傳感器終端軟件設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)終端設(shè)備都具有一個(gè)固定地址，且該地址對(duì)應(yīng)溫室大棚中不同的區(qū)域。該設(shè)備負(fù)責(zé)將本區(qū)域內(nèi)所測(cè)得的原始數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制設(shè)備，并在接受來自中央控制設(shè)備的控制命令后，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)設(shè)備執(zhí)行該命令，其工作流程如圖47所示。 圖47 傳感器終端設(shè)備流程圖 服務(wù)端的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)服務(wù)端主要是通過串口線從基站獲取到各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)傳輸過來的溫濕度數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在服務(wù)端的數(shù)據(jù)庫上，接著將每條數(shù)據(jù)通過SIM300的GPRS功能將其發(fā)送到遠(yuǎn)程主機(jī)上。服務(wù)端程序也是由MFC來完成其界面的。通過串口的響應(yīng)來接收溫濕度數(shù)據(jù)，接著讀取服務(wù)端的系統(tǒng)時(shí)間，并解碼溫濕度數(shù)據(jù)，然后再根據(jù)解碼得到的數(shù)據(jù)將其繼續(xù)編碼最后通過GPRS發(fā)送到遠(yuǎn)程主機(jī)端上；接著將已重新編碼的數(shù)據(jù)通過GPRS的AT指令發(fā)往SIM300模塊，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)往遠(yuǎn)程主機(jī)端上發(fā)送；最后將收到的數(shù)據(jù)通過一定的代碼組織將其寫入數(shù)據(jù)庫。 遠(yuǎn)程主機(jī)端的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程主機(jī)端主要是負(fù)責(zé)從基站接收數(shù)據(jù)，并解析、取舍、解碼溫濕度數(shù)據(jù)，然后將接收時(shí)間、節(jié)點(diǎn)號(hào)、溫濕度的值都存儲(chǔ)在主機(jī)的數(shù)據(jù)庫中，從而為應(yīng)用軟件提供服務(wù)。服務(wù)器端的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)有用戶操作界面和數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)設(shè)計(jì)。它主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的功能：用戶登錄：該功能模塊是在打開應(yīng)用軟件時(shí)必須要求用戶執(zhí)行的一個(gè)操作。溫濕度數(shù)據(jù)顯示：這里將實(shí)時(shí)的顯示從基站傳過來的溫濕度數(shù)據(jù)，讓用戶直觀的看到大棚什么時(shí)候、哪個(gè)節(jié)點(diǎn)(哪里)的溫濕度數(shù)據(jù)。另外在收到正確的數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)將會(huì)將這些數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)庫中保存起來。報(bào)警功能：系統(tǒng)應(yīng)該處理大棚中溫濕度超標(biāo)時(shí)的情況，所以應(yīng)用軟件在操作界面應(yīng)該有該功能。為了減少因?yàn)榕既灰蛩匾鸬恼`報(bào)警，在某個(gè)節(jié)點(diǎn)在溫濕度連續(xù)收集3次的值都超過臨界值，那么系統(tǒng)將給予報(bào)警。而報(bào)警的處理方式就是在界面上形成視覺的反差從而引起用戶的注意。歷史數(shù)據(jù)的查詢：這個(gè)是為了方便用戶查看歷史數(shù)據(jù)而設(shè)定的功能。它包括歷史數(shù)據(jù)以圖表和曲線圖的方式展示給用戶。數(shù)據(jù)的刪除：該功能主要是為了在節(jié)點(diǎn)位置、信息更新時(shí)所進(jìn)行的操作，從而保障數(shù)據(jù)的正確性。用戶操作：該功能主要是增加用戶、修改密碼、刪除用戶三個(gè)功能。（1）檢查開發(fā)板電源、串口線以及外擴(kuò)設(shè)備連接是否正常。（2）下載協(xié)調(diào)器代碼到開發(fā)系統(tǒng)的表演板。（3）下載傳感器節(jié)點(diǎn)代碼到電池板。（4）用串口調(diào)試助手觀察協(xié)議棧運(yùn)行是否正常。（5）測(cè)試上位機(jī)軟件，PC端能否正常接收數(shù)據(jù)以及能否將數(shù)據(jù)存到數(shù)據(jù)庫中，可否正常畫出曲線。 系統(tǒng)的硬件測(cè)試系統(tǒng)的硬件測(cè)試包括對(duì)開發(fā)平臺(tái)的電源、內(nèi)存、按鍵、LED燈、串口，以及配套電路進(jìn)行測(cè)試。下載各模塊的程序后，系統(tǒng)各硬件均能正常工作。 協(xié)議棧的測(cè)試下載協(xié)調(diào)器模塊到表演板、節(jié)點(diǎn)模塊到電池板后，程序運(yùn)行正確，從串口能正確接收到節(jié)點(diǎn)的地址以及所采集到的溫度。 GPRS測(cè)試將GPRS模塊用串口線和PC機(jī)相連后，在PC機(jī)上打開開始\程序\附件\通訊\超級(jí)終端，然后設(shè)置串口號(hào)、波特率，通過發(fā)送AT指令進(jìn)行短信收發(fā)測(cè)試，通過手機(jī)接收到的短信內(nèi)容判斷GPRS的通訊是否正常。 上位機(jī)的測(cè)試打開上位機(jī)軟件，從串口讀入當(dāng)前溫度值，能夠?qū)崟r(shí)顯示溫度并能夠繪出溫度曲線，能夠順利在多個(gè)曲線間進(jìn)行切換，能夠存儲(chǔ)過往數(shù)據(jù)并且能夠查看。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)軟硬件均工作正常，實(shí)現(xiàn)了需求中的絕大部分功能。例如：通過ZigBee節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)測(cè)試，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)成功并能正常通信；通過傳感器節(jié)點(diǎn)控制，實(shí)現(xiàn)了溫室的遠(yuǎn)程控制功能；通過ZigBee與GPRS之間的聯(lián)合調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了終端節(jié)點(diǎn)采集溫度并由GPRS模塊發(fā)送采集數(shù)據(jù)到手機(jī)，實(shí)現(xiàn)溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能；通過GPRS模塊測(cè)試，表明GPRS模塊通信正常，可實(shí)現(xiàn)發(fā)送短信和打電話。網(wǎng)絡(luò)功能方面，充分發(fā)揮了ZigBee的強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，網(wǎng)絡(luò)健壯。測(cè)試中，溫度傳感器采集的是室溫，所測(cè)得的溫度值與室溫基本一致。上位機(jī)也順利繪出溫度的折線圖并且能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。總體上，本設(shè)計(jì)基本完成了預(yù)期的目標(biāo)和要求。結(jié) 論本文針對(duì)當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)普遍采用的有線連接方式的布線不便、靈活性不高的缺點(diǎn)，提出了一種基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。介紹了利用CC2430芯片搭建系統(tǒng)硬件平臺(tái)的方法和各節(jié)點(diǎn)協(xié)議棧的軟件設(shè)計(jì)過程，最后介紹了使用LabWindows/CVI制作上位機(jī)界面。最終實(shí)現(xiàn)了利用無線網(wǎng)絡(luò)對(duì)電源的監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)能夠采集ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的電源電壓即時(shí)數(shù)據(jù)。經(jīng)試驗(yàn)證明，系統(tǒng)可以很好的完成電源數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理和記錄任務(wù)，并完成對(duì)電源的斷電保護(hù)工作，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。該系統(tǒng)將當(dāng)前熱門物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)之一的Zigbee技術(shù)應(yīng)用于溫室監(jiān)控系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了溫室基本環(huán)境因子的采集與控制,并實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控的遠(yuǎn)程可視化操作,可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。設(shè)計(jì)解決傳統(tǒng)溫室中線纜縱橫交錯(cuò),布置不便且維護(hù)成本高的難題,具有很高的實(shí)用意義與推廣價(jià)值。參考文獻(xiàn)[1] [J].儀表技術(shù)與傳感器,2010(11):4143.[2] 杜尚豐,李迎霞,[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2004(1):712.[3] 楊瑋,李民贊,[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008(5):297301.[4] 謝敏,[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2005(14):8991.[5] 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