【導讀】術，主要用于實現(xiàn)不同環(huán)境下各種參數(shù)的檢測。最新的發(fā)展方向在于減小體積，簡化布局。以及在低能條件下盡可能延長生命周期。而Zigbee技術擁有網(wǎng)絡容量大，架構簡單，低。功耗，低速率等特點，十分適合用來組建無線傳感器網(wǎng)絡。該技術有組網(wǎng)方便，自愈能力強等優(yōu)點，能夠穩(wěn)定準確地獲得環(huán)境溫度。式并通過串口與PC機實現(xiàn)通訊。實驗表明，在溫度監(jiān)測過程中，該系統(tǒng)能靈活組網(wǎng)，測量

　　

【正文】 化成數(shù)字信號送與 PC 機，使得調試變得更容易方便。 DS18B20 溫度傳感器與 ZigBee 模塊的接口電路如圖 54 所示。 DS18B20 與 CC2530 的 P2_0 管腳相連接。 圖 54 DS18B20 溫度傳感器接口電路 系統(tǒng)軟件設計 . . 協(xié)調器節(jié)點設計 在本系統(tǒng)中，協(xié)調器節(jié)點主要有兩個任務：一是負責建立新網(wǎng)絡并允許其它節(jié)點加入到該網(wǎng)絡中；二是能夠接收終端傳感器節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并將這些數(shù)據(jù)信息匯 合整理后通過串口傳給上位機。這部分的軟件實現(xiàn)主要有設備的初始化、協(xié)調器建網(wǎng)、節(jié)點加入網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)信息的收發(fā)和處理等，網(wǎng)絡協(xié)調器的工作流程如圖 55所示。 圖 55 協(xié)調器節(jié)點的 軟件流程圖 協(xié)調器節(jié)點上電初始化后，首先建立一個 ZigBee 無線網(wǎng)絡，進入到操作系統(tǒng)后，開始檢測是否有 AF_INCOMING_MSG_CMD 接收無線數(shù)據(jù)的事件發(fā)生，如果該事件發(fā)生執(zhí)行函數(shù)SampleApp_MessageMSGCB()將接收到得 2 個字節(jié)的溫度信息進行處理并將處理的結果發(fā)生給 PC 機顯示。 協(xié)調器設備接收 到采集節(jié)點發(fā)送的無線數(shù)據(jù)時執(zhí)行函數(shù) SampleApp_MessageMSGCB()，該函數(shù)的具體代碼如下所示： void SampleApp_MessageMSGCB( afIningMSGPacket_t *pkt ) { uint16 flashTime。 switch ( pktclusterId ) { case SAMPLEAPP_POINT_TO_POINT_CLUSTERID: . . HalUARTWrite(0,Temp is:,8)。 //提示接收到數(shù)據(jù) HalUARTWrite(0,amp。pkt[0],2)。 //ASCII 碼發(fā)給 PC 機 HalUARTWrite(0,\n,1)。 // 回車換行 break。 case SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID: flashTime = BUILD_UINT16(pkt[1], pkt[2] )。 HalLedBlink( HAL_LED_4, 4, 50, (flashTime / 4) )。 break。 } } 采集節(jié)點設計 終端節(jié)點是最簡單的一種設備，它可以是 FFD，也可以是 RFD，由于受到實驗條件的限制，本文采用的終端節(jié)點都是 FFD。終端傳感器節(jié)點主要負責采集溫度信息，并將這些信息經(jīng)路由轉發(fā)給協(xié)調器。工作時，終端傳感器節(jié)點要先加入網(wǎng)絡，同時該節(jié)點也會將自己自動綁定到響應的協(xié)調器，然后才能傳輸數(shù)據(jù)信息，圖 56 為溫度采集節(jié)點的工作流程。 . . 圖 56 采集節(jié)點的軟件流程圖 采 集節(jié)點上電初始化后，首先檢測范圍內的無線網(wǎng)絡，并加入到網(wǎng)絡中，然后判斷網(wǎng)絡 狀 態(tài) 改 變 事 件 ZDO_STATE_CHANGE 是 否 發(fā) 生 ， 如 果 發(fā) 生 執(zhí) 行SampleApp_SendPeriodicMessage 函數(shù)實現(xiàn)對溫度的檢測并將檢測的溫度信息發(fā)送給協(xié)調器設備，然后設置 1s 后觸發(fā) SampleApp_SendDataEvt 事件，之后每 1s 執(zhí)行一次SampleApp_SendDataEvt 事件。 終端節(jié)點在檢測到事件 ZDO_STATE_CHANGE 或 SampleApp_SendDataEvt 發(fā)生時執(zhí)行函數(shù) SampleApp_SendPeriodicMessage(),該函數(shù)的程序代碼如下所示： void SampleApp_SendPeriodicMessage( void ) { uint8 data[10]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}。 if ( AF_DataRequest( amp。SampleApp_Periodic_DstAddr, amp。SampleApp_epDesc, SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID, 10, data, amp。SampleApp_TransID, AF_DISCV_ROUTE, . . AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS ) { } else { // Error occurred in request to send. } } void SampleApp_SendPointToPointMessage( void ) { uint8 T[2]。//溫度 T[0]=temp/10+48。 T[1]=temp%10+48。 if ( AF_DataRequest( amp。Point_To_Point_DstAddr, amp。SampleApp_epDesc, SAMPLEAPP_POINT_TO_POINT_CLUSTERID, 2, T, amp。SampleApp_TransID, AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS ) { } else { // Error occurred in request to send. } } 溫度傳感器程序 首先定義溫度傳感器的引腳，并設置輸入輸出端口，定義溫度讀取函數(shù)。 向 DS18b20 寫一個字節(jié) ： void Ds18b20Write(uchar infor) { uint i。 . . Ds18b20OutputInitial()。 for(i=0。i8。i++) { if((infor amp。 0x01)) { Ds18b20Data = 0。//數(shù)據(jù)線拉低 Ds18b20Delay(6)。//延時 6us Ds18b20Data = 1。//數(shù)據(jù)線拉高 Ds18b20Delay(50)。//延時 50us } else { Ds18b20Data = 0。 //數(shù)據(jù)線拉低 Ds18b20Delay(50)。 //延時 50us Ds18b20Data = 1。 //數(shù)據(jù)線拉高 Ds18b20Delay(6)。 //延時 6us } infor = 1。 } } 從 DS18B20 中讀取一個字節(jié) ： uchar Ds18b20Read(void)// 讀取溫度數(shù)據(jù) { uchar Value = 0x00。 uint i。 Ds18b20OutputInitial()。//設置與 DS18B20 相連接的 I/O 管腳為輸出 Ds18b20Data = 1。 Ds18b20Delay(10)。//延時 10us for(i=0。i8。i++) { Value = 1。 Ds18b20OutputInitial()。//設置與 DS18B20 相連的 I/O 管腳為輸出 Ds18b20Data = 0。 //數(shù)據(jù)線拉低 Ds18b20Delay(3)。延時 3us Ds18b20Data = 1。//數(shù)據(jù)線拉高 Ds18b20Delay(3)。//延時 3us Ds18b20InputInitial()。//設置與 DS18B20 相連的 I/O 管腳為輸入 if(Ds18b20Data == 1) Value |= 0x80。 Ds18b20Delay(15)。//延時 15us } return Value。 } 溫度讀取函數(shù)： . . void Temp_test(void) //溫度讀取函數(shù) { uchar V1,V2。 test1=Ds18b20Initial()。 Ds18b20Write(0xcc)。 Ds18b20Write(0x44)。 test2=Ds18b20Initial()。 Ds18b20Write(0xcc)。 Ds18b20Write(0xbe)。 V1 = Ds18b20Read()。 V2 = Ds18b20Read()。 temp = ((V1 4)+((V2 amp。 0x07)*16))。 //合并溫度值 } . . 6 運行結果 將終端節(jié)點通過 USB 線和電腦相連，并打開串口調試助手，可以看見如圖 61 所示畫面，終端節(jié)點通過 USB 線和電腦通訊，并在串口調試助手里面打印，我們就可以讀取終端節(jié)點的溫度。 圖 61 終端節(jié)點溫度顯示畫面 將協(xié)調器節(jié)點通過 USB 線和另外一臺電腦相連，并打開串口調試助手，可以看見如圖62 所示畫面，協(xié)調器通過 USB 線和電腦通訊，并在串口調試助手里面打印。我們就可以讀取來自終端節(jié)點的溫度了。 圖 62 PC機溫度顯示 畫面 . . 系統(tǒng)結果分析 本系統(tǒng)實現(xiàn)了基于 ZigBee協(xié)議棧的簡單的點對點的無線測溫，在終端節(jié)點可以讀出溫度傳感器測量的溫度值，在協(xié)調器節(jié)點也可以讀取溫度傳感器測量的溫度值。所讀取的溫度值大體上符合當前溫度值。 表 61 溫度傳感器測溫數(shù)據(jù)表 所測物質 空氣 熱水杯 冰糕 電腦風扇 人類的手心 串口顯示（℃） 29 88 0 45 30 表 62 該測溫系統(tǒng)傳輸距離數(shù)據(jù)表 傳輸距離（ m） 50 100 150 200 250 300 串口顯示 正常 正常 正常 正常 正常 不正常 通過實 驗可以得出結論：該論文設計的無線測溫系統(tǒng)是可行的，穩(wěn)定的。通過遠距離測試發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)的可靠傳輸距離可達 250m，該系統(tǒng)可用于遠距離測溫。 . . 總 結 本文講述的是基于 ZigBee 的環(huán)境溫度監(jiān)測系統(tǒng)， ZigBee技術以其組網(wǎng)靈活性高， 自愈能力強，功耗低，成本低著稱。 CC2530 和 DS18B20 組成的測溫節(jié)點更是靈活小巧，可以使用在很多場合，而不會對環(huán)境造成影響。以無線方式進行傳送數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)排線的繁瑣，也避免了人力和財力的浪費。 本系統(tǒng)的設計符合了課題要求，滿足了最初的需要 。 在無線傳感器網(wǎng)絡技術在日升月步的發(fā)展的今天，研制出適合的高效的組網(wǎng)方案是一個我們孜孜追求的目標，該系統(tǒng)的低耗能、簡單布局等的特點滿足了這一標準，為無線傳感器網(wǎng)絡技術開創(chuàng)出一種新穎而簡便的解決方案。 . . 參考文獻 [1] 高守瑋，吳燦陽等 .ZigBee 技術實踐教程 [M]. 北京：航空航天大學出版社， 2021. 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