【正文】 拓撲的邏輯結構由網(wǎng)絡層定義。LRWPAN中的器件既可以使用64位IEEE地址，也可以使用在關聯(lián)過程中指配的16位短地址。因為在現(xiàn)實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)省功率的機制。多數(shù)機制是基于信標使能的方式，主要是限制器件或協(xié)調器之收發(fā)信機的開通時間，或者在無數(shù)據(jù)傳輸時使它們處于休眠狀態(tài)用設備的功耗量。：間接數(shù)據(jù)傳輸、直接數(shù)據(jù)傳輸和有時隙保證的數(shù)據(jù)傳輸。Zigbee網(wǎng)絡是一種高可靠性的無線數(shù)字傳輸網(wǎng)絡，它可工作在三種流行的免費頻段上(、美國流行的915 MHz 和歐洲流行的868MHz)。其傳輸速率分別可以達到250kbit/s、40kbit/s和20kbit/s。、安全和應用軟件方面的技術標準。并由Zigbee Alliance和IEEE 。Zigbee棧體系結構由一組稱為層的塊兒組成。每個層為上層執(zhí)行指定一套服務：數(shù)據(jù)實體提供數(shù)據(jù)傳輸服務，管理實體提供所有其它服務。每個服務實體通過一個服務接入點（SAP）為上層提供一個接口，每個SAP支持一些服務原語來完成必須的功能。Zigbee網(wǎng)絡層（NWK）支持星形、樹狀形和網(wǎng)狀拓撲結構三種結構。在星狀形的拓撲結構里，整個網(wǎng)絡是由一個獨立的通信設備Zigbee協(xié)調器來進行控制。Zigbee協(xié)調器的功能主要是負責對已連入網(wǎng)絡中的節(jié)點進行控制和維護。在樹狀形拓撲和網(wǎng)狀拓撲結構里，Zigbee協(xié)調器得功能主要是對已建立的網(wǎng)絡中的一些參數(shù)進行選擇、確定和設置等。ZigBee網(wǎng)絡的組建主要是為工業(yè)化的現(xiàn)場實現(xiàn)自動化控制時對數(shù)據(jù)的傳輸。它的協(xié)議規(guī)范使得設備功耗低、工作可靠、工作安全、結構簡單、價格低廉、使用方便等特點。而移動通信網(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，其單個基站的費用一般都在百萬元以上，而Zigbee協(xié)議中的每個Zigbee的基站價值卻不到人民幣1000元。基于以上對Zigbee節(jié)點的分析，因此，我選擇使用ZigBee中CC2430芯片作為本論文中的基站節(jié)點來應用。 系統(tǒng)軟件設計 Zigbee網(wǎng)絡軟件設計　　傳感器網(wǎng)絡軟件設計的主要任務是無線網(wǎng)絡的組網(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)點主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與定時發(fā)送；路由節(jié)點實現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉發(fā)；匯聚節(jié)點一方面負責網(wǎng)絡配置與管理，包括定義通信信道、網(wǎng)絡標識符（PANID），配置網(wǎng)絡的Profile,響應節(jié)點加入網(wǎng)絡的請求和綁定請求，為其他節(jié)點分配網(wǎng)絡地址等。另一方面還接收各傳感器節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)，將其進行匯聚后通過RS232串口傳給PC機終端。 　 首先上電初始化整個系統(tǒng)，啟動協(xié)調器建立一個新的網(wǎng)絡，路由節(jié)點和傳感器節(jié)點尋找并加入網(wǎng)絡，協(xié)調器即可與終端節(jié)點進行綁定。綁定完成后傳感器節(jié)點即可采集數(shù)據(jù)并發(fā)送數(shù)據(jù)，收集節(jié)點負責接收數(shù)據(jù)，并通過RS 232傳至PC顯示。路由節(jié)點的流程基本與協(xié)調器相似，只是它將接收的信息再轉發(fā)給協(xié)調器。 傳感器終端軟件設計在本系統(tǒng)網(wǎng)絡中，每個終端設備都具有一個固定地址，且該地址對應溫室大棚中不同的區(qū)域。該設備負責將本區(qū)域內所測得的原始數(shù)據(jù)發(fā)送至中央控制設備，并在接受來自中央控制設備的控制命令后，驅動相應設備執(zhí)行該命令，其工作流程如圖47所示。 圖47 傳感器終端設備流程圖 服務端的設計和實現(xiàn)服務端主要是通過串口線從基站獲取到各個傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點傳輸過來的溫濕度數(shù)據(jù)，并存儲在服務端的數(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)送到遠程主機上。服務端程序也是由MFC來完成其界面的。通過串口的響應來接收溫濕度數(shù)據(jù)，接著讀取服務端的系統(tǒng)時間，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)送到遠程主機端上；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)絡往遠程主機端上發(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。 遠程主機端的設計和實現(xiàn)遠程主機端主要是負責從基站接收數(shù)據(jù)，并解析、取舍、解碼溫濕度數(shù)據(jù)，然后將接收時間、節(jié)點號、溫濕度的值都存儲在主機的數(shù)據(jù)庫中，從而為應用軟件提供服務。服務器端的應用軟件設計有用戶操作界面和數(shù)據(jù)庫存儲設計。它主要實現(xiàn)以下幾個方面的功能：用戶登錄：該功能模塊是在打開應用軟件時必須要求用戶執(zhí)行的一個操作。溫濕度數(shù)據(jù)顯示：這里將實時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候、哪個節(jié)點(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)將會將這些數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)庫中保存起來。報警功能：系統(tǒng)應該處理大棚中溫濕度超標時的情況，所以應用軟件在操作界面應該有該功能。為了減少因為偶然因素引起的誤報警，在某個節(jié)點在溫濕度連續(xù)收集3次的值都超過臨界值，那么系統(tǒng)將給予報警。而報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：這個是為了方便用戶查看歷史數(shù)據(jù)而設定的功能。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)點位置、信息更新時所進行的操作，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、刪除用戶三個功能。（1）檢查開發(fā)板電源、串口線以及外擴設備連接是否正常。（2）下載協(xié)調器代碼到開發(fā)系統(tǒng)的表演板。（3）下載傳感器節(jié)點代碼到電池板。（4）用串口調試助手觀察協(xié)議棧運行是否正常。（5）測試上位機軟件，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)的硬件測試系統(tǒng)的硬件測試包括對開發(fā)平臺的電源、內存、按鍵、LED燈、串口，以及配套電路進行測試。下載各模塊的程序后，系統(tǒng)各硬件均能正常工作。 協(xié)議棧的測試下載協(xié)調器模塊到表演板、節(jié)點模塊到電池板后，程序運行正確，從串口能正確接收到節(jié)點的地址以及所采集到的溫度。 GPRS測試將GPRS模塊用串口線和PC機相連后，在PC機上打開開始\程序\附件\通訊\超級終端，然后設置串口號、波特率，通過發(fā)送AT指令進行短信收發(fā)測試，通過手機接收到的短信內容判斷GPRS的通訊是否正常。 上位機的測試打開上位機軟件，從串口讀入當前溫度值，能夠實時顯示溫度并能夠繪出溫度曲線，能夠順利在多個曲線間進行切換，能夠存儲過往數(shù)據(jù)并且能夠查看。經(jīng)測試，系統(tǒng)軟硬件均工作正常，實現(xiàn)了需求中的絕大部分功能。例如：通過ZigBee節(jié)點組網(wǎng)測試，無線傳感網(wǎng)絡的各節(jié)點組網(wǎng)成功并能正常通信；通過傳感器節(jié)點控制，實現(xiàn)了溫室的遠程控制功能；通過ZigBee與GPRS之間的聯(lián)合調試，實現(xiàn)了終端節(jié)點采集溫度并由GPRS模塊發(fā)送采集數(shù)據(jù)到手機，實現(xiàn)溫室遠程監(jiān)控的功能；通過GPRS模塊測試，表明GPRS模塊通信正常，可實現(xiàn)發(fā)送短信和打電話。網(wǎng)絡功能方面，充分發(fā)揮了ZigBee的強大的優(yōu)勢，網(wǎng)絡健壯。測試中，溫度傳感器采集的是室溫，所測得的溫度值與室溫基本一致。上位機也順利繪出溫度的折線圖并且能夠存儲數(shù)據(jù)?？傮w上，本設計基本完成了預期的目標和要求。結 論本文針對當前傳感器網(wǎng)絡普遍采用的有線連接方式的布線不便、靈活性不高的缺點，提出了一種基于ZigBee無線網(wǎng)絡的實時監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。介紹了利用CC2430芯片搭建系統(tǒng)硬件平臺的方法和各節(jié)點協(xié)議棧的軟件設計過程，最后介紹了使用LabWindows/CVI制作上位機界面。最終實現(xiàn)了利用無線網(wǎng)絡對電源的監(jiān)控。實驗證明，該系統(tǒng)能夠采集ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡內節(jié)點的電源電壓即時數(shù)據(jù)。經(jīng)試驗證明，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，并完成對電源的斷電保護工作，具有很高的應用價值。該系統(tǒng)將當前熱門物聯(lián)網(wǎng)核心技術之一的Zigbee技術應用于溫室監(jiān)控系統(tǒng)中,實現(xiàn)了溫室基本環(huán)境因子的采集與控制,并實現(xiàn)了監(jiān)控的遠程可視化操作,可靠性高、抗干擾能力強。設計解決傳統(tǒng)溫室中線纜縱橫交錯,布置不便且維護成本高的難題,具有很高的實用意義與推廣價值。參考文獻[1] [J].儀表技術與傳感器,2010(11):4143.[2] 杜尚豐,李迎霞,[J].農業(yè)工程學報,2004(1):712.[3] 楊瑋,李民贊,[J].農業(yè)工程學報,2008(5):297301.[4] 謝敏,[J].現(xiàn)代電子技術,2005(14):8991.[5] 鄧小蕾,鄭立華,[J].農業(yè)工程學報,2010(S2):103108.[6] [J].儀器儀表學報,2003(S2):298299.[7] 劉卉,汪懋華,[J].吉林大學學報(工學版),2008(3):604608.[8] 胡純意,李長庚,[J].計算機測量與控制,2010(5):11991201.致 謝踉踉蹌蹌地忙碌了兩個月，我的畢業(yè)設計課題也終將告一段落。點擊運行，也基本達到預期的效果，虛榮的成就感在沒人的時候也總會冒上心頭。但由于能力和時間的關系，總是覺得有很多不盡人意的地方，譬如功能不全、外觀粗糙、底層代碼的不合理……數(shù)不勝數(shù)?？墒牵矣謺悬c自戀式地安慰自己：做一件事情，不必過于在乎最終的結果，可貴的是過程中的收獲。以此語言來安撫我尚沒平復的心。畢業(yè)設計，也許是我大學生涯交上的最后一個作業(yè)了。想籍次機會感謝四年以來給我?guī)椭乃欣蠋?、同學，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一部分。我的畢業(yè)指導老師，雖然我們是在開始畢設時才認識，但她卻能以一位長輩的風范來容諒我的無知和沖動，給我不厭其煩的指導。在此，特向她道聲謝謝。大學生活即將匆匆忙忙地過去，但我卻能無悔地說：“我曾經(jīng)來過。”大學四年，但它給我的影響卻不能用時間來衡量，這四年以來，經(jīng)歷過的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開學校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個起點，在這里祝福大學里跟我風雨同舟的朋友們，一路走好，未來總會是絢爛繽紛。