【正文】 //afAddr16Bit=2 if ( ADDR_NOT_BCAST != NLME_。//afAddrNotPresent=0} else { //應(yīng)用短地址 = destination。 txOptions |= AF_DISCV_ROUTE。無線數(shù)據(jù)發(fā)送函數(shù)：void zb_SendDataRequest ( uint16 destination, uint16 mandId, uint8 len, uint8 *pData, uint8 handle, uint8 txOptions, uint8 radius ){ afStatus_t status。同時，為了方便用戶使用，控制中心節(jié)點也可以單獨作使用，直接通過LCD顯示屏觀察監(jiān)測數(shù)據(jù)。圖51為IAR Embedded Workbench 。集成的編譯器主要產(chǎn)品特征：? 完全兼容標(biāo)準(zhǔn)C語言；? 內(nèi)建對應(yīng)芯片的程序速度和大小優(yōu)化器；? 高效PRO Mable 代碼；? 目標(biāo)特性擴(kuò)充；? 瓶頸性能分析；? 高效浮點支持；? 便捷的中斷處理和模擬；? 工程中相對路徑支持。EW位的微處理器結(jié)構(gòu)。除了標(biāo)準(zhǔn)版外，IAR 公司還專門為等微處理器開發(fā)出專門的版本，方便了不同客戶的需求。EW8051 目前是IAR公司發(fā)展較快的產(chǎn)品，EW8051 已經(jīng)發(fā)展到了8系列版本，并且在同類產(chǎn)品中具有明顯價格優(yōu)勢。EW 包括：嵌入式C/C++優(yōu)化編譯器，編輯器，連接定位器，匯編器，庫管理員，CSPY 調(diào)試器中和項目管理器。EW 對不同的微處理器提供了統(tǒng)一的直觀用戶界面。因為本設(shè)計選用的ZigBee芯片為CC2430，目前通用的開發(fā)環(huán)境為IAR Embedded Workbench for 8051，編程語言為C語言。圖49 傳感器電路圖本章主要做了以下三個方面的工作：（1）根據(jù)目前ZigBee網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，選擇了CC2430作為本設(shè)計的開發(fā)平臺；（2）介紹了協(xié)調(diào)器節(jié)點的硬件設(shè)計；（3）介紹了傳感器節(jié)點的硬件設(shè)計； 通過上述工作，為系統(tǒng)的應(yīng)用做好了硬件準(zhǔn)備，為后續(xù)系統(tǒng)的軟件做好了準(zhǔn)備。又因為CC2430無總線，所以直接接在其口，再應(yīng)用軟件編程來達(dá)到模擬出總線的效果。在連接傳感器和CC2430時應(yīng)注意的端口，因為是總線的參考電壓終端，亦是異步重置終端。芯片直接內(nèi)含放大器、轉(zhuǎn)換器、光強(qiáng)度計算電路和總線接口。圖48 放大電路 光強(qiáng)度傳感器（BH1750FIV）本文采用了數(shù)字輸出型的環(huán)境光照傳感器。電壓放大電路如下，采用兩級放大電路，使用AD8544芯片可以實現(xiàn)30到120倍的放大。故將一氧化碳的閥值設(shè)置為100ppm時較為合適，當(dāng)達(dá)到此閥值時，即向管理中心上報。當(dāng)輸出的電流經(jīng)過10的電阻時，可轉(zhuǎn)換成電壓，即測量電阻兩端的電壓。 15nA/ppm分辨率1ppm溫度范圍：20℃50℃濕度范圍：1590%RH（非凝結(jié)）響應(yīng)時間(T90)25s壓力范圍大氣壓177。該傳感器的性能特性如表43所示。F 范圍40℃40176。 ℃177。 1%RH長期穩(wěn)定性典型值%RH/yr溫度分辨率℃176。 %RH互換性完全可互換非線性度原始數(shù)據(jù)177。連接則圖略。故SCK和DATA口分別連接cc2430的Pl l和P1 2口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫。其中SCK為片選信號上升沿有效。它體積較小、能耗非常低而且價格便宜是本設(shè)計選擇它的原因。在傳感器測量的時候這些系數(shù)在傳感器內(nèi)部調(diào)用來修正信號。依次該芯片信號優(yōu)良、響應(yīng)迅速、抗擾能力強(qiáng)、性價比高。傳感器包含一個電容式聚合體測濕元件和一個能隙測溫元件。 溫濕度傳感器（SHT11）本設(shè)計使用的是SHT11數(shù)字溫濕度傳感器，SHT11是包含有已校準(zhǔn)數(shù)字輸出的單芯片溫濕度復(fù)合傳感器。其中由于傳感器模塊有溫濕度測量，光度測量，一氧化碳測量等。CC2430電源時鐘射頻天線單元傳感器模塊圖47 傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)圖其中除了信號放大及傳感器模塊之前未介紹過，其余地方均與協(xié)調(diào)器節(jié)點同。故其硬件構(gòu)較協(xié)調(diào)器節(jié)點減少一個串口通信模塊，但增加了傳感器模塊和信號放大模塊。本設(shè)計電路原理圖46所示，采用新型電平轉(zhuǎn)換芯片，其工作電壓為3．3V。表41 天線參數(shù)表參數(shù)長度參數(shù)長度a18 milsi57 milsb11 milsj20 milsc22 milsk38 milsd31 milsl366 milse40 milsm47 milsf156 milsn247 milsg34 milso138 milsh50 milsw10 milsx80 mils (4)串口通信單元設(shè)計本文串口單元采用型連接器，在最簡單的串行通信中只需要三根通信線連接即可實現(xiàn)通信：串行數(shù)據(jù)發(fā)送、RXD(Received Data)串行數(shù)據(jù)接收以及GND(Ground)信號地線。故本文對Whip天線[[13]Audun Andersen． GHz Inverted F Antenna．Chipcon Products from Texas Instruments Design Note DN0007．1]做出如下圖45所示的設(shè)計。一般來說，在這類頻段可選擇的天線有許多種，比如PCB天線、Chip天線和天線。共同應(yīng)用于阻抗的匹配，2／4傳輸線用于差分射頻信號相位同步。天線的電路原理圖如圖44所示。電路連接原理圖如圖43。圖42 電壓轉(zhuǎn)換電路(2)時鐘部分設(shè)計芯片的時鐘部分則由兩個不同頻率部分組成，分別為：32MHz的頻率提供給系統(tǒng)進(jìn)行正常的工作的時鐘頻率，其分別連接到口。其最大輸出電流可達(dá)1A，可充分滿足CC2430對電壓的要求。(1)電源部分設(shè)計本部分的設(shè)計采用外部兩節(jié)干電池對系統(tǒng)進(jìn)行供電，供電電壓為3V。它的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如圖41所示。 協(xié)調(diào)器節(jié)點設(shè)計協(xié)調(diào)器節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中主要負(fù)責(zé)的是無線網(wǎng)絡(luò)的建立和節(jié)點管理等各種任務(wù)。強(qiáng)大和靈活的開發(fā)工具。集成了十四位的模數(shù)轉(zhuǎn)換的；RTC或外部中斷均能喚醒此系統(tǒng)；優(yōu)良并且強(qiáng)大的抗干擾性和較高的無線接收靈敏度；待機(jī)模式時少于0．6uA的能耗而在休眠模式時僅有0．9uA的能耗；較寬的電壓范圍(—)；由于任務(wù)書上和市場上應(yīng)用的稍多的芯片是CC2430，其系統(tǒng)的集成性和通用性都較好并且其集成的51微處理器內(nèi)核亦較為熟悉，另外，CC2430芯片優(yōu)性能也是本文硬件選擇的一個較為重要的因素。由此芯片可靈活的嵌入到既有的產(chǎn)品中，從而輕而易舉地實現(xiàn)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的各種功能。（4）FREESCALE（飛思卡爾）飛思卡爾公司的是一款適用。內(nèi)置的硬件加密算法加速器同時減小了處理器的負(fù)載外加系統(tǒng)的功耗。（3）JENNIC(捷力)英國芯片是世界上首款兼容的低功耗，低成本無線微型控制器。EM300 還提供低至 400 nA 的最低休眠電流，這是市場上任何 ZigBee 系統(tǒng)都無法比擬的。EM300 系列提供出色的無線射頻性能，總鏈路預(yù)算 (Link Budget) 最高為109 dB。這是該公司的新一代 ZigBee 芯片家族系列。 CC2430芯片內(nèi)集成了8Kbyte的緩存和強(qiáng)大的外圍模塊，并且根據(jù)內(nèi)存空間的不同設(shè)計出3種不同的版本，他們是根據(jù)不同的閃存空間來優(yōu)化復(fù)雜度與成本的平衡。并且滿足系統(tǒng)對低成本，低功耗的要求。（1）TI/CHIPCONTI公司的是一顆系統(tǒng)的芯片解決方案。TI/ CHIPCON公司發(fā)布了首款單芯片ZigBee解決方案CC2430的系統(tǒng)級芯片(SOC)，延用了TI公司先前CC2420芯片的結(jié)構(gòu)，但相比之增加了單片機(jī)內(nèi)核，即在單個CC2430的芯片上集成了前端、內(nèi)存（ROM）和微控制器，由此CC2430得以廣泛應(yīng)用于工控系統(tǒng)、汽車和無線傳感網(wǎng)絡(luò)等各種領(lǐng)域；推出首款符合單芯片方案。4. 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ZigBee硬件選型在介紹整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計方案之前，首先對目前市場上售賣的主要的幾款基于技術(shù)的硬件平臺及其各平臺的自身特點進(jìn)行一一介紹。同時，對不同的環(huán)境參數(shù)做了介紹，以本系統(tǒng)對環(huán)境監(jiān)測功能的需要。軟件要求軟件方面要求程序模塊化設(shè)計，可以使系統(tǒng)升級方便以備增加節(jié)點時修改其中一個模塊而其他地方無需改動；程序設(shè)計要簡單，數(shù)據(jù)傳輸格式要統(tǒng)一。故要求系統(tǒng)的安全性（3）外觀：由于要安裝在家庭各個地點，故要求其盡量小巧，美觀。（2）安全性：本系統(tǒng)為家居環(huán)境控制系統(tǒng)做前期的數(shù)據(jù)采集，若出現(xiàn)錯誤，則可導(dǎo)致PC判斷錯誤，導(dǎo)致錯誤控制。分別從軟硬件兩個方面來得以實現(xiàn)。當(dāng)然，本系統(tǒng)還可以根據(jù)用戶的不同需求來增加不同的傳感器監(jiān)測項目，均可以實現(xiàn)。光敏傳感器可以將感知的光線強(qiáng)度信息發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器則將信息傳輸?shù)絇C，經(jīng)過處理和判斷光線強(qiáng)度，來控制窗簾的開關(guān)或燈的開關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)檢測到一氧化碳?xì)怏w濃度大于用戶設(shè)定是初值時，PC會立即發(fā)送報警信號到報警裝置或者是家庭成員的手機(jī)或直接報警，PC在啟動報警裝置的同時，或可以自動控制開窗，以達(dá)到室內(nèi)空氣流通的效果，保證家庭成員的安全。（3）一氧化碳?xì)怏w燃?xì)獾闹饕煞志褪且谎趸?當(dāng)燃?xì)獍l(fā)生泄漏時，空氣中一氧化碳濃度達(dá)到一定時，就會對家庭人員生命帶來威脅。目前人們經(jīng)常是通過普通的加濕器來調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度，此類加濕器一般只是手動操作，這樣就存在著人為的主觀不確定性，最終也有可能不利于環(huán)境之改善。家庭中的每個房間可以多放幾個這樣的類似節(jié)點，可實現(xiàn)在同一個房間進(jìn)行多點的溫度信息采集，以提高溫度測量的準(zhǔn)確度。下面對各種參數(shù)進(jìn)行如下介紹：（1）溫度人體對溫度的變化甚為敏感，在環(huán)境溫度高于35攝氏度后，每增加一度對人體的負(fù)面影響都是幾何級的增加，故此系統(tǒng)中最重要亦是最基本的就是環(huán)境中溫度的采集。該節(jié)點既可通過用戶對其設(shè)置的周期長短自動進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)的采集，也可以在用戶的指令下采集數(shù)據(jù)。在本設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)，本人只象征性的做了一個傳感器節(jié)點進(jìn)行試驗演示。當(dāng)然在實踐過程中可以根據(jù)家庭居住環(huán)境的大小和所需監(jiān)測的內(nèi)容，來增加或減少傳感器節(jié)點，而只需做小許改動即可。其中，傳感器節(jié)點通過無線技術(shù)與協(xié)調(diào)器進(jìn)行信息的交換；協(xié)調(diào)器則通過串口進(jìn)行相連通信。3. 家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計本文的家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，通過對傳感器技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機(jī)等技術(shù)的綜合運用，得以實現(xiàn)對家庭環(huán)境的實時監(jiān)測，從而間接地為用戶創(chuàng)造一個健康的，適宜居的，舒適的家居環(huán)境。首先對ZigBee技術(shù)進(jìn)行綜述，其次分別簡單地介紹了ZigBee技術(shù)的各種特點和網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涔?jié)，最后對協(xié)議，MAC層，還有網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的各主要功能都進(jìn)行了介紹，為下面的研究工作提供了有力基礎(chǔ)。ZigBee設(shè)備對象的主要功能如下：（1）初始化網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用支持子層和安全服務(wù)層；（2）發(fā)起或響應(yīng)綁定請求；（3）在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部發(fā)現(xiàn)設(shè)備，并且確定為此發(fā)現(xiàn)的設(shè)備提供的應(yīng)用服務(wù)種類；（4）定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的各種角色，如，終端設(shè)備、路由器或協(xié)調(diào)器；（5）從終端的應(yīng)用來收集各個配置信息來確定和執(zhí)行發(fā)現(xiàn)管理、網(wǎng)絡(luò)管理、安全管理和綁定管理等；（6）在網(wǎng)內(nèi)各個設(shè)備之間建立起安全又可靠的關(guān)系。在終端節(jié)點0處, ZDO則提供了與協(xié)議棧中低一層進(jìn)行連接的接口，若接受的是數(shù)據(jù)，則通過接入點，而若是控制信息則通過的接入點。（2）從終端的應(yīng)用中集合配置的信息來執(zhí)行和確定發(fā)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)管理、綁定管理，以及安全管理等作用。ZDO位于應(yīng)用支持子層和應(yīng)用框架之間，在ZigBee協(xié)議棧中應(yīng)用操作的一般需求它有所滿足。另外還有兩個附加的節(jié)點終端為了的使用：端點號0專門應(yīng)用于ZDO數(shù)據(jù)接口；而另外一端的端點號255則專門應(yīng)用于所有應(yīng)用對象廣播數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口；最后，端點則是要保留給有需要擴(kuò)展的時候使用的。 應(yīng)用層框架為存在設(shè)備中的應(yīng)用對象提供活動的環(huán)境的是中的應(yīng)用框架。提供了多種服務(wù)給應(yīng)用對象，維護(hù)管理對象的數(shù)據(jù)庫，也就是我們常說的，同時這些服務(wù)包括綁定設(shè)備和安全服務(wù)。這服務(wù)由兩個實體得以實現(xiàn)：管理實體和數(shù)據(jù)實體。ZigBee應(yīng)用層有三個不同的部分分別是：應(yīng)用支持 (Application Support Sub1ayer，簡稱APS)子層、ZigBee設(shè)備對象 (ZigBee Device Object，簡稱ZDO)和制造商定義的應(yīng)用對象。要求設(shè)備具有斷開網(wǎng)絡(luò)的能力和具有連接一個新的網(wǎng)絡(luò)的能力，以建立一個ZigBee協(xié)調(diào)器或者路由器；（4）鄰居設(shè)備發(fā)現(xiàn)：需要具有發(fā)現(xiàn)、匯報和記錄相鄰設(shè)備信息的能力；（5）尋址：路由器具有分配地址給新加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的能力；（6）路由發(fā)現(xiàn)：具有發(fā)現(xiàn)并且記路由的能力；（7）接收控制：具有控制設(shè)備是否處于接收狀態(tài)的能力，即控制接收機(jī)接收信息時間的長短和什么時候來接收信息，以此來保證層的正常接收和同步等。網(wǎng)絡(luò)層管理實體提供了以下的幾種服務(wù)：（1）配置一個新的設(shè)備：設(shè)備應(yīng)具有足夠的堆棧來保證其正常工作的需要，并且滿足配置的需要。（3）安全：確保通信的機(jī)密性和真實性。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體提供的服務(wù)如下三項：（1）指定拓?fù)鋫鬏斅酚?，網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體發(fā)送一個網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元到一個合適的接受設(shè)備，此設(shè)備可能是一個在通信鏈路中的中間通信設(shè)備，也可能是最終的目的通信設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)層管理實體則是利用網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體完成一些網(wǎng)絡(luò)的管理工作，并且網(wǎng)絡(luò)信息庫的維護(hù)和管理是網(wǎng)絡(luò)層管理實體完成的。網(wǎng)絡(luò)層提供了兩個必須的功能服務(wù)實體來向應(yīng)用層提供服務(wù)接口，它們分別是管理服務(wù)實體和數(shù)據(jù)服務(wù)實體。下面就網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層作簡要介紹。如果信道是