【導(dǎo)讀】及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)。計(jì)）不包含其他個人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。有權(quán)將論文（設(shè)計(jì)）用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論。文（設(shè)計(jì)）進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。保密的論文（設(shè)計(jì)）在解密后適用本規(guī)定。清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的特點(diǎn)。了原方案中入網(wǎng)的流程，減少協(xié)調(diào)器對節(jié)點(diǎn)加入的處理事件。ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理。層、媒體訪問控制層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等。網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備可分為協(xié)調(diào)器、匯聚節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)

　　

【正文】 據(jù)線上獲取電源。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)線上的時序滿足一定的要求時，可以不接外部電源，從而使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。 ( 6 )測量參數(shù)可配置 DS18B20 的測量分辨率可通過程序設(shè)定 9~12 位。 ( 7 )負(fù)壓特性電源極性接反時，溫度計(jì)不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 ( 8 )掉電保護(hù)功能 DS18B20 內(nèi)部含有 EEPROM ，在系統(tǒng)掉電以后，它仍可保存分辨率及報(bào)警溫度的設(shè)定值。 圖 38 繼電器及其電路圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟(jì)、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構(gòu)建自己的經(jīng)濟(jì)的測溫系統(tǒng)，因此也就被設(shè)計(jì)者們所青睞。 [5] 煙霧傳感器 煙霧傳感器是通過監(jiān)測煙霧濃度來實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，煙霧報(bào)警器內(nèi)部采用離子式延煙霧傳感，離子式煙霧傳感器是一種技術(shù)比較先進(jìn)，工作穩(wěn)定可靠的傳感器，被廣泛運(yùn)用到各種消防報(bào)警系統(tǒng)中，性能優(yōu)于氣敏電阻累的火災(zāi)報(bào)警器 [6]。如圖 310 所示。 圖 39 ds18b20 圖 310 煙霧傳感器 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 人體紅外熱釋電傳感器 紅外熱釋電傳感器主要用來檢測周圍是否有人，以此可用于安防、燈控等領(lǐng)域。當(dāng)在傳感器檢測范圍內(nèi)有人的時候輸出高電平，檢測范圍沒人的時候輸出相反的低電平來達(dá)到監(jiān)測的目的。 紅外熱釋電傳感器上裝備了具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路配合，可將信號放大 70 分貝以上，這樣就可以測出 10 米至 20 米范圍內(nèi)人的行動。如圖 311 所示。 圖 311 紅外熱釋電傳感器 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第 4章 ZigBee 協(xié)議棧編譯及仿真 ZigBee 協(xié)議棧 要進(jìn)行 ZigBee 無線傳感的網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)，首先需要了解的就是協(xié)議棧的開發(fā)和協(xié)議棧的編譯。 協(xié)議是一系列的通信標(biāo)準(zhǔn)，通信的時候需要通過協(xié)議對其數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送。協(xié)議棧是協(xié)議的具體體現(xiàn)形式，通俗點(diǎn)來理解就是協(xié)議棧是協(xié)議和用戶之間的一個接口，開發(fā)人員通過協(xié)議棧來使用這個協(xié)議的。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)收發(fā)。 如圖 41 所示， ZigBee 的協(xié)議分為兩個部分， 定義了 PHY（物理層）和 MAC（介質(zhì)訪問層）技術(shù)規(guī)范； ZigBee 聯(lián)盟定義了網(wǎng)絡(luò)層、安全層和應(yīng)用層技術(shù) 范圍， ZigBee 協(xié)議棧就是將各個層定義的協(xié)議都集合在一起，以函數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)，并給用戶提供應(yīng)用層 API，供用戶調(diào)用 [7]。 TI 公司提供的協(xié)議棧 ZStack 是目前最為流行且比較方便的協(xié)議棧，因此采用 TI公司的協(xié)議棧進(jìn)行編譯仿真。 如圖 42 所示就是 TI 公司基于 ZigBee20xx 的協(xié)議棧 ZStack，目錄以樹的形式呈現(xiàn)出來，這也是一個龐大的工程，或者說是一個微型的操作系統(tǒng)。 圖 41ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 傳感器模塊仿真 首先針對傳感器模塊各類傳感器進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并在 LCD 上顯示并在串口打印出來，以此查看結(jié)果。 溫度傳感器仿真 ZigBee 要完成采集溫度傳感器信息再發(fā)送到協(xié)調(diào)器的過程，需要在協(xié)議棧上完成所有代碼的編程。此過程需要 3 個步驟，首先在裸機(jī)上驅(qū)動 DS18B20，然后把程序添加到協(xié)議棧代碼中，最后將數(shù)據(jù)打包按指定方式發(fā)送給指定設(shè)備。 要實(shí)現(xiàn)溫度傳感器的數(shù)據(jù)采集，首先編譯裸機(jī)程序，然后將編譯好的裸機(jī)程序復(fù)制到協(xié)議棧資源目錄 Source 文件夾下，在協(xié)議棧的 APP 目 錄樹下新建一個 文件，然后進(jìn)行協(xié)議棧編譯。溫度傳感器裸機(jī)主程序如圖 43 所示。 圖 42 TI 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 整個檢測是以點(diǎn)播的方式進(jìn)行，所以需要在協(xié)議棧主函數(shù) 上進(jìn)行編程。首先對添加溫度傳感器的頭文件到協(xié)議棧主程序。如圖 圖 44 添加溫度傳感器頭文件 圖 43 溫度傳感器裸機(jī)主程序 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 然后對傳感器引腳進(jìn)行初始化，如圖 45 所示 使用周期性函數(shù)點(diǎn)播， 1s 讀取溫度傳感器一次，通過在 LCD 和串口打印的方式發(fā)送給協(xié)調(diào)器。如圖所示。 然后把溫度傳感器的裸機(jī)程序中的延時函數(shù)改成協(xié)議棧對應(yīng)的延時函數(shù)，以此保證時序的正確。同時需要對每個定義了的函數(shù)添加文件聲明，否者會報(bào)錯。 最后在 EndDevice 的點(diǎn)播發(fā)送函數(shù)將溫度信息發(fā)送出去。如圖 46 所示 圖 45 引腳初始化 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 同時協(xié)調(diào)器中需要加入代碼，以此來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。如圖 一切就緒，將協(xié)議棧程序下載到開發(fā)板，并串口連接到電腦，設(shè)置好串口調(diào)試助手，觀察終端設(shè)備的 LCD 以及串口調(diào)試助手。當(dāng)連接到協(xié)調(diào)器時，可以看到 LCD 顯示當(dāng)前信息，同時串口打印出溫度傳感器信息，由于截圖和拍照中間有時間差，所以檢測 結(jié)果又些許誤差。如圖 47所示 圖 46 溫度數(shù)據(jù)發(fā)送 圖 47 LCD 及串口打印結(jié)果 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 到這里，溫度傳感器 DS18B20 數(shù)據(jù)采集完畢。 溫濕度傳感器仿真 由于在傳感器功能版中共用了一些引腳，全部打開會影響結(jié)果或者不能檢測，所以當(dāng)測試其中一個項(xiàng)目的時候需要把其他傳感器跳冒換到短路方。 溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)采集和溫度傳感器的方法大致一樣，過程也需要 3 個步驟，首先在裸機(jī)上驅(qū)動 DHT11，然后把程序添加到協(xié)議棧代碼中，最后將數(shù)據(jù)打包按指定方式發(fā)送給指定設(shè)備。因?yàn)椴襟E都一樣，所以協(xié)議棧編寫過程就不全部列出，直接編寫好進(jìn)行下載仿真。如圖 圖 48 LCD 及其串口打印結(jié)果 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 煙霧傳感器仿真 由于傳感器所有仿真在協(xié)議棧的編譯大致相同，所以就不一一列出。 煙霧傳感器主要檢測有毒氣體等，普通空氣下沒有作用，試驗(yàn)中，采用香煙煙霧進(jìn)行仿真。如果有煙霧， LED1 會亮紅燈，且 LCD 和串口打印有提示 GOT BAD AIR，如果沒有有害氣體，則顯示 NO BAD AIR，仿真結(jié)果如圖 49 所示 人體紅外熱釋電傳感器仿真 紅外熱釋電傳感器電路通過檢測外界是否有人的情況，將信息通過 LCD12864 顯示和串口打印出來，且在 LED1 有顯示，有人顯示 GOT PEOPLE，沒人顯示 NO PEOPLE。仿真結(jié)果如圖 圖 49 煙霧傳感器 LCD 及串口打印結(jié)果 圖 410 紅外熱釋電傳感器 LCD 顯示及串口打印結(jié)果 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 無線點(diǎn)燈 無線點(diǎn)燈是通過節(jié)點(diǎn) 1 按鍵 S1 控制發(fā)送數(shù)據(jù)給協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器接收到控制信號后執(zhí)行控制繼電器指令，從而控制臺燈。 ? 在協(xié)議棧中，首先初始化繼電器的 IO 口，設(shè)置為輸出。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 ? 系統(tǒng)檢測到按鍵 S1 后，串口打印 “key”作提示。 ? 繼續(xù)判斷是 S1 按下，執(zhí)行點(diǎn)播函數(shù)，向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)指令。 向協(xié)調(diào)器發(fā)送 “1”來代表控制繼電器。 ? 協(xié)調(diào)器收到 “1”則改變連接繼電器電路的 IO 口狀態(tài)。 圖 411 初始化繼電器 IO 口 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 ? 將編譯好的協(xié)議棧函數(shù)分別下載到協(xié)調(diào)器和終端，通電，按下終端節(jié)點(diǎn) S1，協(xié)調(diào)器接點(diǎn)上的繼電器導(dǎo)通。 ? 繼電器上連接上臺燈開關(guān)，就實(shí)現(xiàn)了無線點(diǎn)臺燈。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 結(jié)論與展望 本文主要介紹了 ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，該協(xié)議具有低功耗，高可靠性、低成本、高安全性、低數(shù)據(jù)速率、軟件易開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在能耗、節(jié)點(diǎn)規(guī)模方面還有不足，隨著這些問題的解決，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測、智能建筑以及軍事等領(lǐng)域必然會得到越來與廣泛的應(yīng)用。 隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，尤其是各種交通工具的增長更迅速，從而使城市交通需求與供給的矛盾日益突出，而單靠擴(kuò)大道路交通基礎(chǔ)設(shè)施來緩解矛盾的做法已難以為繼。在這種情況下，智能公交系統(tǒng) (APTS)也就應(yīng)運(yùn)而生，并且成為國內(nèi)研究的熱點(diǎn)。在智能公交系統(tǒng)所涉及的各種技術(shù)中，無線通信技術(shù)尤為引人注目。而 ZigBee 作為一種新興的短距離、低速率的無線通信技術(shù)，更是得到了越來越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 參考文獻(xiàn) [1]王小強(qiáng) .ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 . [2] CC253x SystemonChip Solution for GHz IEEE and ZigBee174。 Applications[S]. [3]周武斌 . 基于 zigbee 協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) [D].湖南：中南大學(xué) .20xx [4] LCD12864 ZLE12864AFFSSWENAA[S]. [5] DS18B20 Programmable Resolution 1Wire Digital Thermometer[S]. [6] MQ2 普敏氣體煙霧傳感器 [S]. [7]王小強(qiáng) .ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社 . 致謝 時光荏苒，歲月如梭，四年的本科生活在忙忙碌碌中過去了。本課題完成了基于 ZigBee技術(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)信息平臺構(gòu)建技術(shù)研究的理論學(xué)習(xí)及實(shí)物制作。在課題的研究中，得到了貴陽學(xué)院高毅老師和其他老師的精心指導(dǎo)和幫助，同時也得到了貴陽學(xué)院 10 機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班同學(xué)們的大力支持和協(xié)助，為成功構(gòu)建協(xié)議棧及實(shí)物制作仿真提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。在此對各位老師孜孜不倦的教導(dǎo)和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)表示深深的謝意。