【正文】 最后，衷心地感謝在百忙中評(píng)閱論文和參加論文答辯的各位專家、教授。在此我表示衷心感謝。此次論文能得以完成的，從選題、編寫提綱、資料參考指導(dǎo)老師認(rèn)真安排，到問題分析，細(xì)節(jié)探討，指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)有度，及至進(jìn)度總結(jié)和定稿，都傾注了指導(dǎo)老師的心血。基于Zi的無線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J].,37(9):6668[12] 趙海蘭,[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2003（14）：3234致 謝值此畢業(yè)之際，我的論文也進(jìn)入收尾，心中對(duì)這段時(shí)間論文和仿真的實(shí)驗(yàn)，有很多感想。參考文獻(xiàn)[1] [M].北京：.[2] 城市軌道交通標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].北京：.[3] 周僧頗,凌志浩,[J].自動(dòng)化儀表,26（6）：59.[4] 劉靜，[J].單片機(jī)與嵌入式應(yīng)用，2007，（1）：5661.[5] 張軍國，李文彬，[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29(4):4145.[6] [D].黑龍江大學(xué).[7] [J].物聯(lián)網(wǎng),2011,(6):6671.[8] 劉明媚，[J].物聯(lián)網(wǎng)，2011，（11）：3844.[9] 祝良榮，金永敏。 上位機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)以簡(jiǎn)潔為主，并沒有考慮對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子設(shè)備無線化已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)，本設(shè)計(jì)延續(xù)了這一趨勢(shì)，將傳統(tǒng)的有線式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o線傳輸?shù)姆绞?，?shí)現(xiàn)了基于射頻網(wǎng)絡(luò)的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度采集終端的設(shè)計(jì)，從電路原理、硬件的搭建到軟件的實(shí)現(xiàn)都作出了細(xì)致的描述。 詳細(xì)講解了ZigBee技術(shù)的有關(guān)知識(shí)，包括ZigBee協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及協(xié)議棧的框架結(jié)構(gòu)等等，并分析了ZigBee技術(shù)的應(yīng)用前景。故而采集到的數(shù)據(jù)需要乘625倍得到實(shí)時(shí)溫度。 第五章 地鐵站溫度檢測(cè)系統(tǒng)的仿真 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立硬件設(shè)施：一臺(tái) PC機(jī)、一個(gè)ZigBee主協(xié)調(diào)器、一個(gè) ZigBee終端節(jié)點(diǎn)。為了使設(shè)計(jì)完成的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)環(huán)境監(jiān)測(cè)的需求，傳感器節(jié)點(diǎn)可隨時(shí)加入或脫離己形成的網(wǎng)絡(luò)。最后。該原語由其應(yīng)用層生成，發(fā)送給它的網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體，請(qǐng)求初始化設(shè)備，使之成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。匯聚節(jié)點(diǎn)在硬件初始化時(shí)，設(shè)置了UART串口參數(shù)，在執(zhí)行JZS_Startstack函數(shù)啟動(dòng) ZigBeestaek時(shí)，試圖發(fā)起一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)調(diào)器的角色開始工作。傳感器節(jié)點(diǎn)程序執(zhí)行完JZS_vStartStack函數(shù)后，該節(jié)點(diǎn)就以一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的身份開始工作。 //啟動(dòng)BOS操作系統(tǒng)}程序中的JZS_sConfig是自定義的一個(gè)結(jié)構(gòu)體，對(duì)其變量賦值，可以完成網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的設(shè)定。 //初始化ZigBee協(xié)議棧vInitHardware()。 //選擇通信信道=WSN_PAN_ID。在這里，以傳感器節(jié)點(diǎn)的初始化程序?yàn)槔?，給出關(guān)鍵的程序代碼。硬件初始化則根據(jù)節(jié)點(diǎn)功能進(jìn)行傳感器、定時(shí)器、串行口等硬件的初始參數(shù)設(shè)置。 終端設(shè)備的應(yīng)用層程序流程圖傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)在上電之后都首先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)和硬件的初始化工作。當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)，觸發(fā)中斷將CPU從睡眠狀態(tài)喚醒，再次通過Stack與父節(jié)點(diǎn)通信、處理網(wǎng)絡(luò)事務(wù)，接著采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，判斷是否觸發(fā)報(bào)警電路并向網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器發(fā)送環(huán)境信息，完成這一系列工作后，CPU退出中斷程序，再次進(jìn)入睡眠狀態(tài)。此外Stack提供了詳細(xì)的配置文件接口，允許用戶根據(jù)實(shí)際需要自由配置ZigBee網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)程序就是建立在ZStack協(xié)議棧的基礎(chǔ)上開發(fā)完成的。Stack協(xié)議棧主要由5部分組成：硬件抽象層、操作系統(tǒng)抽象層、ZigBee Stack+IEEE、 MAC、用戶應(yīng)用程序和監(jiān)視測(cè)試程序。此方法可以避免與模塊化相關(guān)的典型開銷。必須切記，用戶應(yīng)用程序總是與應(yīng)用編程支持（Application Programming Support，APS）層和應(yīng)用層（Application Layer，APL）交互。要實(shí)現(xiàn)抽象性和模塊性，頂層總是通過定義完善的API 和緊接著的下一層進(jìn)行交互。協(xié)議棧的當(dāng)前版本不實(shí)現(xiàn)安全層。Microchip 協(xié)議棧根據(jù)ZigBee規(guī)范的定義將其邏輯分為多個(gè)層。此外，該協(xié)議棧旨在在PICDEM Z演示板上運(yùn)行。因此，必須使用可自編程的閃存存儲(chǔ)器單片機(jī)。Microchip協(xié)議棧設(shè)計(jì)為僅在Microchip PIC18F系列單片機(jī)上運(yùn)行。 Microchip 協(xié)議棧是采用C 語言編寫的，可用MPLABC18 和HiTech PICC18 編譯器進(jìn)行編譯。它還提供了三個(gè)工作頻帶，以及一些網(wǎng)絡(luò)配置和可選的安全功能。有許多應(yīng)用可從ZigBee 協(xié)議受益，其中可能的一些應(yīng)用有：建筑自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)、住宅安防系統(tǒng)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程抄表以及PC 外設(shè)。如果都滿足了就可以作為有效幀傳送到上一層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理，這樣便實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸。 接收設(shè)備的接收機(jī)在開啟的狀態(tài)時(shí)，根據(jù)無線信道的特點(diǎn)，、工作在同一信道的設(shè)備發(fā)送的信號(hào)外，也會(huì)接收到其它發(fā)射設(shè)備發(fā)射的信號(hào)。若沒有分配，則使用64位地址。如果存在源地址域，則幀中包含發(fā)送設(shè)備的地址。 如果ACL中沒有命令幀的發(fā)送方，此值為0x08。 連接響應(yīng)原語： (DeviceAddress,CapabilityInformation, SecurityUse, ACLEntry ) 其中，DeviceAddress為請(qǐng)求連接的設(shè)備地址；SecurityUse表示一個(gè)接收到的連接請(qǐng)求幀是否采用了安全措施。然后分析該命令，如果表示連接成功，則設(shè)備保存協(xié)調(diào)器的短地址和擴(kuò)展地址，然后就可以在此PAN內(nèi)實(shí)現(xiàn)通信。 請(qǐng)求連接的設(shè)備接收到協(xié)調(diào)器發(fā)送來的連接確認(rèn)命令后，它最多等待 aResponseWaitTime個(gè)符號(hào)時(shí)間讓協(xié)調(diào)器做出決定。協(xié)調(diào)器的上層接受到連接指示原語后，將根據(jù)自己的具體情況決定同意連接與否，然后給設(shè)備的MAC層發(fā)送響應(yīng)。最后，再向物理層發(fā)送原語，激活接收機(jī)，為接受做準(zhǔn)備。 首先終端在掃描中獲得協(xié)調(diào)器的有關(guān)信息，在選擇了合適的 PAN 后，上層將請(qǐng) 求 MAC 層 對(duì) 物 理 層 和 MAC 層 的 phyCurrentChannel、macPANID、 macCoordExtendedAddress 等PIB屬性進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。 終端設(shè)備入網(wǎng)設(shè)計(jì)終端要加入網(wǎng)絡(luò)要向協(xié)調(diào)器提出連接請(qǐng)求，協(xié)調(diào)器接收到請(qǐng)求后再?zèng)Q定是否允許其加入，再對(duì)請(qǐng)求的終端做出應(yīng)答。啟動(dòng)主協(xié)調(diào)器，激活新的PAN，并另協(xié)調(diào)器發(fā)送信標(biāo)。選擇好合適的PAN標(biāo)識(shí)符和信道后，主協(xié)調(diào)器就開始啟動(dòng)PAN了。信道掃描的結(jié)果是選擇PAN標(biāo)識(shí)符的重要參考信息，在實(shí)際情況下有可能發(fā) 生如下情況：當(dāng)一個(gè)主協(xié)調(diào)器在進(jìn)行掃描時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)個(gè)域網(wǎng)范圍內(nèi)的另一個(gè)PAN在工作，并誤選了該P(yáng)AN的標(biāo)識(shí)符，造成了標(biāo)識(shí)符的沖突。掃描請(qǐng)求原 語格式如下： ( ScanType, ScanChannels,ScanDuration) ScanType 表示執(zhí)行的掃描類型，ScanChannels 表示被掃描的信道，ScanDuration 用于表示掃描所用的最長(zhǎng)時(shí)間。信道掃描就是指判斷是否有其他的 PAN 工作在某信道上。具有路由功能的終端在接受到主協(xié)調(diào)器信標(biāo)信息后，就會(huì)開始配送自己的信標(biāo)，允許自己的子設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，子設(shè)備也可以有自己的子設(shè)備，這樣便形成了多級(jí)樹簇形結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器與這些終端設(shè)備構(gòu)成了父子關(guān)系，并在終端設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)為其分配一個(gè)唯一的 16 位短地址。在建立這樣一個(gè)低數(shù)據(jù)傳輸速率的無線個(gè)域網(wǎng)時(shí)，其大體的流程如下，首先要啟動(dòng)主協(xié)調(diào)器的 PAN 建立，它會(huì)選擇一個(gè) PAN 標(biāo)示符，將自身的短地址設(shè)置為0，然后開始向與它鄰近的設(shè)備發(fā)送信標(biāo)，告訴其他設(shè)備現(xiàn)在可以連接網(wǎng)絡(luò)了。每一個(gè) ZigBee 設(shè)備 都有一個(gè)唯一的 64 位 IEEE 地址，并可用這個(gè)地址在低數(shù)據(jù)傳輸速率的無線個(gè)域 網(wǎng)（簡(jiǎn)稱 PAN）中進(jìn)行通信，但是當(dāng)終端和主協(xié)調(diào)器建立連接后會(huì)自動(dòng)分配一個(gè) 16 位的短地址，此后就會(huì)用這個(gè)短地址在 PAN 中進(jìn)行通信。存儲(chǔ)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)采集時(shí)間、傳感器節(jié)點(diǎn)地址、環(huán)境參數(shù)值和電池電壓值。程序采用了OLEDB技術(shù)訪問 SQLserver2000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)程序首先使用SQLserver2000建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)目建立若干個(gè)數(shù)據(jù)表。SQLserver2000是一種功能強(qiáng)大的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)表的形式存儲(chǔ)在其中，具有使用方便、可伸縮性好、與相關(guān)軟件集成程度高、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，是海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的一種上佳選擇。多節(jié)點(diǎn)模式將ZigBee網(wǎng)絡(luò)中所傳感器節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)顯示在一個(gè)對(duì)話框中。為提供一個(gè)友好的人機(jī)交互界面，使工程師能及時(shí)查看ZigBee網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)了數(shù)據(jù)在屏幕上的實(shí)時(shí)顯示。之后，就可以利用 m_ctrlComm的成員函數(shù)設(shè)置串口屬性，對(duì)串口進(jìn)行讀寫操作了。VC++提供了一個(gè)專門用于串口操作的ActiveX控件—MSCOmm。VC++提供了一種ActiveX控件訪問計(jì)算機(jī)串口的方式。所以計(jì)算機(jī)程序的開發(fā)工具必須支持對(duì)串口的讀寫操作和對(duì) SQLserve2000數(shù)據(jù)庫的訪問并具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力。在編寫完ZigBee網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)程序之后，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)就可以傳至計(jì)算機(jī)了?？娠@示參數(shù)列表、實(shí)時(shí)曲線圖(對(duì)應(yīng)具體數(shù)值并任意調(diào)整坐標(biāo))、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、折算數(shù)據(jù)、累計(jì)數(shù)據(jù)、歷史、報(bào)警畫面、報(bào)表等多種顯示。監(jiān)控應(yīng)用軟件還對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行跟蹤管理。 本系統(tǒng)中，上層管理軟件采用3層C/S模式,實(shí)時(shí)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，形成用戶最終關(guān)心的數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式。溫度信息的采集一般分為兩種情況，一種是自動(dòng)采集，一種是手動(dòng)采集。數(shù)據(jù)的傳送采用主從站方式,與監(jiān)控主機(jī)連接的節(jié)點(diǎn)作為主站，控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的通信時(shí)序；其他節(jié)點(diǎn)作為從站,可以被主站尋址。在網(wǎng)絡(luò)中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)固定的地址。 樹簇型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 下位機(jī)軟件程序的開發(fā)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中高效的傳輸是前端ZigBee網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)的最終目的。匯聚節(jié)點(diǎn)是ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器，是網(wǎng)絡(luò)的控制中心。傳感器節(jié)點(diǎn)程序主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和發(fā)送。其中，計(jì)算機(jī)程序是上位機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和在 SQL server2000數(shù)據(jù)庫中的存儲(chǔ)、調(diào)用。通常接收端的有用信號(hào)的最大輸入電平就是有用信號(hào)的最大功率值，本設(shè)計(jì)接收機(jī)的最大輸入電平值為20 dBm。本設(shè)計(jì)中RFD節(jié)點(diǎn)的最小發(fā)射功率為3 dBm。為了減少對(duì)其他設(shè)備和系統(tǒng)的干擾和影響，在保證設(shè)備能夠正常地工作的條件下，每個(gè)設(shè)備的發(fā)射功率應(yīng)盡可能地小。溫度傳感器使用DS18B20，特別適合于廉價(jià)，小尺寸的應(yīng)用中。RFD節(jié)點(diǎn)有CC24溫度傳感器和天線組成。RFD負(fù)責(zé)安裝在各個(gè)地鐵站的不同位置中，負(fù)責(zé)采集溫度值，然后定期或有中斷時(shí)，把數(shù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。 數(shù)據(jù)采集段軟件流程 數(shù)據(jù)接收端軟件流程 系統(tǒng)軟件流程 第四章 地鐵站溫度檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 總體方案設(shè)計(jì)該系統(tǒng)采用樹狀無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)只有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，若干個(gè)路由器節(jié)點(diǎn)及若干個(gè)RFD節(jié)點(diǎn)。其電路原理如下 RS232電路原理圖 系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)由于USB接口提供的是5V電源，其原理圖如下： 系統(tǒng)電源原