【正文】 在本設(shè)計當中的處理器模塊需要設(shè)備控制、任務(wù)調(diào)度、能量計算和功能協(xié)調(diào)、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)融合和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲程序的功能。協(xié)調(diào)器與 PC 機相連，通過 PC 機串口來保存和顯示相應(yīng)信息。 ZDO 通過原語來實現(xiàn)自身的功能， 它的功能主要有： 1）定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的作用，； 2）發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備及其應(yīng)用； 3）發(fā)出或響應(yīng)綁定要求； 4）執(zhí)行與安全相關(guān)的任務(wù)。 ．應(yīng)用層協(xié)議規(guī)范 應(yīng)用層是 ZigBee 協(xié)議棧的最高層，由三部分組成：應(yīng)用程序支持 (APS)子層、ZigBee 設(shè)備對象 (ZDO)和應(yīng)用層架構(gòu)，如圖 所示。應(yīng)用層可以通過 NLMEGET 和 NLMESET 原語分別對網(wǎng)絡(luò)層參數(shù)進行讀寫操作。 MAC 層的結(jié)構(gòu)如圖 所示。 不同的數(shù)據(jù)傳輸率適用于不同的場合。在 ，總共分配了 27個具有3種速率的信道：在 16個速率為 250kb/s 的信道，在 915MHz頻段有 10個 40kb/s 的信道，在 868MHz頻段有 1個 20kb/s 的信道。 ．物理層協(xié)議規(guī)范 物理層定義了物理無線信道和 MAC 子層之間的接口，還提供物理層管理服和物理 層數(shù)據(jù)服務(wù)。為實現(xiàn)必需的功能，每一個 SAP都支持 很多服務(wù)原語。ZigBee不只是 ， IEEE 定義了最低兩層：物理層和 MAC 層，位于最低層，且與硬件相關(guān)； ZigBee 聯(lián)盟在此基礎(chǔ)上定義了網(wǎng)絡(luò)層 (NWK)和應(yīng)用層 (APL)，建立在 PHY 和 MAC層之上，并且完全與硬件無關(guān)。一個全功能設(shè)備可與多個 RFD設(shè)備或多個其它 FFD設(shè)備通信，而一個半功能設(shè)備只能與一個 FFD通信。 ZigBee星型網(wǎng)絡(luò)不支持 ZigBee路由器。協(xié)調(diào)器負責網(wǎng)絡(luò)正常工作以及保持同網(wǎng)絡(luò)其它設(shè)備的通信。 20~250Kbps 的傳輸速率足夠滿足各種數(shù)據(jù)和控制信息的傳輸。一方面，載波偵聽 查看介質(zhì)是否空閑；另一方面，避免沖撞 通過隨機的時間等待，使信號沖突發(fā)生的概率減到最小，當介質(zhì)被偵聽到空閑時，優(yōu)先發(fā)送 。 （ CSMA/CA）中提供空閑信道評估（ CCA，Clear Channel Assessment）的能力，即如果信道被其他設(shè)備占用，允許傳輸退出而不必考慮采用的通信協(xié)議。 ZigBee 技術(shù)的抗干擾特性主要是指抗同頻干擾，即來自共用相同頻段的其他技術(shù)的干擾。 ZigBee 技術(shù)彌補了低成本、低功耗和低速率無線通信市場的空缺，其成功的關(guān)鍵在于豐富而便捷的應(yīng)用，而不是技術(shù)本身。 (4)低成本：對用戶來說，低成本意味著較低的設(shè)備費用、安裝費用和維護費用。 (2)低時延： ZigBee 的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需 15ms．節(jié)點連接進入網(wǎng)絡(luò)只需 30ms，進一步節(jié)省了電能。 IrDA的不足在于它是一種視距傳輸， 2個相互通信的設(shè)備之間必須對準，中間不能被其他物體阻隔，因而只適用于 2臺 (非多臺 )設(shè)備之間的連接。 IrDA IrDA(InfraredDataAssociation)是點對點的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，通信距離一般在 0 到1 米之間，傳輸速率最快可達 16Mbps，通信介質(zhì)為波長 900 納米左右的近紅外線。不僅傳輸?shù)挠行Ь嚯x很長，而且速率還高達上百兆，與各種 設(shè)備兼容。但藍牙技術(shù)遭遇了最大的障礙是過于昂貴，這就使得許多用戶不愿意花大價錢來購買這種無線設(shè)備。 藍牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范，其實質(zhì)內(nèi)容是為固定設(shè)備或移動設(shè)備之間的通信環(huán)境建立通用的近距無線接口，將通信技術(shù)與計算機技術(shù)進一步結(jié)合起來，使各種設(shè)備在沒有電線或電纜相互連接的情況下，能在近距離范圍內(nèi)實現(xiàn)相互通信或操作。 標準適用于低速率數(shù)據(jù)傳輸，是 zigbee、 wireless 和 MiWi 規(guī)范的基礎(chǔ)，最大傳輸速率為 250KBps，與目前其他成熟的無線技術(shù)比較， zigbee的缺點在于理論傳輸距離不到 100米，但是對于家庭自動化范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集和控制信號的傳輸來說，綜合考慮低成本、低功耗、合適的距離和速率參數(shù)， zigbee是完全可以勝任 的解決方案。 端節(jié)點的軟件設(shè)計流程，介紹了燈光控制器、窗簾控制器的工作方式。 介紹了短距離無線技術(shù)，并將它們的優(yōu)缺點經(jīng)行對比，最后選擇 zigbee技術(shù)第三章介紹了系統(tǒng)選用的硬件系統(tǒng)，介紹了節(jié)點電路，傳感器器電路、節(jié)點第四章介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)平臺，介紹了協(xié)調(diào)器節(jié)點的軟件設(shè)計流程，終第五章介紹了系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果，以及 zigbee發(fā)展的前景和展望。 （ 4）性價比高；無線家居移動靈活、擴張性強，還具有低成本，低功耗的特點，符合 “低碳生活 ”的綠色家居概念。 （ 2） 無線自動組網(wǎng)；它能實現(xiàn)無線短距離通信傳輸，感知信息通過自組織聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息傳輸。在家居空間內(nèi)，人們在任意地方可以隨意地控制家居環(huán)境中的設(shè)備，享受智能家居帶來的愜意和輕松。而對于諸如工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、商業(yè)監(jiān)控、汽車電子、家庭數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用中，系統(tǒng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量小，傳輸速率低，系統(tǒng)所使用的終端設(shè)備通常為采用電池供電的嵌入式設(shè)備，如無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，因此，這些系統(tǒng)必須要求傳輸設(shè)備具有成本低、功耗小的特點，針對這些特點和需求，由英國Invensys 公司、日本三菱電氣公司、美國摩托羅拉公司及荷蘭飛利浦等公司在2020年共同宣布組成 Zigbee技術(shù)聯(lián)盟，共同研究開發(fā) Zigbee技術(shù)。其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。由國內(nèi)外無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀可見，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究有著巨大的科學(xué)意義和應(yīng)用前景，已經(jīng)成為當今前沿性的熱點研究方向之 一，必將成為對 21 世紀產(chǎn)生巨大影響力的高新技術(shù)之一。在一份我國未來 20 年預(yù)見技術(shù)的調(diào)查報告中，信息領(lǐng)域 157 項技術(shù)課題中有 7 項與傳感器網(wǎng)絡(luò)直接相關(guān)。 國內(nèi)在傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方面的研究起步較晚，首次正式啟動出現(xiàn)于 1999 年中國科學(xué)院《知識創(chuàng)新工程點領(lǐng)域方向研究》的 “信息與自動化領(lǐng)域研究報告 ”中，該領(lǐng)域是五大重點項目之一； 2020 年中國科學(xué)院依托上海微系統(tǒng)所成立微系統(tǒng)研究與發(fā)展中心，旨在引領(lǐng)中科院 WSN 的相關(guān)工作； 2020 年，北京大學(xué)、清華大學(xué)、南京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校的研究機構(gòu)都開始了傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究；國家自然科學(xué)基金已經(jīng)審批了與 WSN 相關(guān)的一個重點課題和多項課題，2020 年國家自然科學(xué)基金作為面上項目資助，上海市科學(xué)技術(shù)委 員會列為 2020 年度第三批重大科研攻關(guān)課題。目前美國所有著名高?；?=幾乎都有研究小組在從事 WSN 相關(guān)技術(shù)的研究，歐洲很多國家也加入 WSN的研究工作。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN)最早出現(xiàn) 20 世紀 70 年代的美國，那時美國正處在冷戰(zhàn)時期，為了在海底戰(zhàn)爭中進一步研究反潛戰(zhàn)，每年投資 1000 萬美元，開發(fā)出了一套探測上百公里以外的引擎聲音的聲音監(jiān)測系統(tǒng)。 zigbee的無線傳感網(wǎng)絡(luò)的起源與發(fā)展 隨著通信技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日益成熟，無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN Wireless Sensor Network) 成為當今國內(nèi)外研究的一大熱點。如何建立一個 高效率、低成本的智能家居系統(tǒng)己成為當前社會一個熱點問題。 1998年 5月新加坡舉辦的 “98亞洲家庭電器與電子消費品國際展覽會 ”上，通過在場內(nèi)模擬 “未來之家 ”，推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)。 智能家居是以住 宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、 智能家居 系統(tǒng)設(shè)計方案安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。 智能家居管理系統(tǒng)功能的實現(xiàn)需要獲得大量環(huán)境數(shù)據(jù)作為調(diào)控基礎(chǔ)，這些數(shù)據(jù)主要依靠各種類型的傳感器獲得。 物聯(lián)網(wǎng)需要各種信息 技術(shù)和手段，結(jié)合數(shù)字化社區(qū)和互聯(lián)網(wǎng)，才能發(fā)揮處物聯(lián)網(wǎng)生活的最佳功能。 物聯(lián) 網(wǎng)需要的各種信息技術(shù)和手段，結(jié)合數(shù)字化社區(qū)和互聯(lián)網(wǎng)可以發(fā)揮最好的功能就是生命系。只要在日常的事物中配置的RFID 標簽，便可實現(xiàn)與物聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)通，形成一個龐大的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。 硬件電路設(shè)計 ................................................................................................... 23 CC2530簡介 ........................................................................................... 23 節(jié)點設(shè)計 ............................................................................................... 25 ..................................................................................... 29 第四章 系 統(tǒng) 軟 件 設(shè)計 .................................................................................................... 34 ZigBee 無線軟件開發(fā)平臺 .................................................... 錯誤！未定義書簽。 node energy consumption is low , battery can work long hours. This system has intelligent, lowcost, low powerconsumption c