【正文】 。在課題的研究中，得到了貴陽學院高毅老師和其他老師的精心指導和幫助，同時也得到了貴陽學院 10 機械工程學院機械設計制造及其自動化班同學們的大力支持和協(xié)助，為成功構建協(xié)議棧及實物制作仿真提供了實驗基礎。 Applications[S]. [3]周武斌 . 基于 zigbee 協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡設計 [D].湖南：中南大學 .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 .ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡設計與實現(xiàn) [M].北京：化學工業(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。而 ZigBee 作為一種新興的短距離、低速率的無線通信技術，更是得到了越來越廣泛的關注和應用。在這種情況下，智能公交系統(tǒng) (APTS)也就應運而生，并且成為國內研究的熱點。目前無線傳感器網(wǎng)絡在能耗、節(jié)點規(guī)模方面還有不足，隨著這些問題的解決，無線傳感器網(wǎng)絡在環(huán)境監(jiān)測、智能建筑以及軍事等領域必然會得到越來與廣泛的應用。 ? 繼電器上連接上臺燈開關，就實現(xiàn)了無線點臺燈。 ? 協(xié)調器收到 “1”則改變連接繼電器電路的 IO 口狀態(tài)。 ? 繼續(xù)判斷是 S1 按下，執(zhí)行點播函數(shù)，向協(xié)調器發(fā)送數(shù)據(jù)指令。 ? 在協(xié)議棧中，首先初始化繼電器的 IO 口，設置為輸出。仿真結果如圖 圖 49 煙霧傳感器 LCD 及串口打印結果 圖 410 紅外熱釋電傳感器 LCD 顯示及串口打印結果 本科畢業(yè)設計（論文） 30 無線點燈 無線點燈是通過節(jié)點 1 按鍵 S1 控制發(fā)送數(shù)據(jù)給協(xié)調器。 煙霧傳感器主要檢測有毒氣體等，普通空氣下沒有作用，試驗中，采用香煙煙霧進行仿真。因為步驟都一樣，所以協(xié)議棧編寫過程就不全部列出，直接編寫好進行下載仿真。 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，全部打開會影響結果或者不能檢測，所以當測試其中一個項目的時候需要把其他傳感器跳冒換到短路方。當連接到協(xié)調器時，可以看到 LCD 顯示當前信息，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 結果又些許誤差。如圖 46 所示 圖 45 引腳初始化 本科畢業(yè)設計（論文） 27 同時協(xié)調器中需要加入代碼，以此來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。同時需要對每個定義了的函數(shù)添加文件聲明，否者會報錯。如圖所示。首先對添加溫度傳感器的頭文件到協(xié)議棧主程序。溫度傳感器裸機主程序如圖 43 所示。此過程需要 3 個步驟，首先在裸機上驅動 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)送給指定設備。 圖 41ZigBee無線網(wǎng)絡協(xié)議層 本科畢業(yè)設計（論文） 23 本科畢業(yè)設計（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行仿真實驗，并在 LCD 上顯示并在串口打印出來，以此查看結果。 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)議棧進行編譯仿真。進而實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)收發(fā)。 協(xié)議是一系列的通信標準，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。如圖 311 所示。當在傳感器檢測范圍內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到監(jiān)測的目的。如圖 310 所示。 圖 38 繼電器及其電路圖 本科畢業(yè)設計（論文） 20 DS18B20 具有體積更小、適用電壓更寬、更經(jīng)濟、可選更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍，適合于構建自己的經(jīng)濟的測溫系統(tǒng)，因此也就被設計者們所青睞。 ( 7 )負壓特性電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。因此，當數(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)結構更趨簡單，可靠性更高。 ( 4 )持多點組網(wǎng)功能多個 DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的單線上，實現(xiàn)多點測溫?！?。 ( 2 )測量溫度范圍寬，測量精度高 DS18B20 的測量范圍為 55℃ ~+ 125℃ 。 DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器，即 “一線器件 ”，其具有獨特的優(yōu)點： ( 1 )采用單總線的接口方式與微處理器連接時僅需要一條口線即 可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。封裝后的DS18B20 可以用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。繼電器模型及電路圖如圖 38 所示。通常采用于自動控制電路中，他實際上是用小電流去控制大電流運作的一種 “自動開關 ”。 表 31 LCD12864引腳圖 引腳號 符號 功能 1 DB0 并行模式時： DB0DB7 串行模式時： DB0DB5 沒有用到 DB6（ SCL):串行模式時鐘端 DB7(SI):串行模式數(shù)據(jù)端 2 DB1 3 DB2 4 DB3 5 DB4 6 DB5 7 DB6(SCL) 8 DB7(SI) 9 VDD 模塊邏輯電源輸入端 10 VSS 邏輯點原地 11 LEDA LED 背光電源正端 12 /CS 芯片選通斷 13 /RES 復位信號 14 A0 命令數(shù)據(jù)選通端 15 /WR(R/W) 80 時序作為寫信號， 68 時序作為讀 /寫信號 16 /RD(E) 80 時序作為讀信號， 68 時序作為使能信號 串行驅動需要用到的引腳，具體如下： ? VDD + ? VSS GND ? LEDA LCD 背光 ? RES 復位 ? A0 數(shù)據(jù) /命令 ? CS 使能 ? SCL 串行模式時鐘端 ? SI 串行模式數(shù)據(jù)端 繼電器 繼電器是一種電控制器件，是當輸入量的變化達到規(guī)定要求時，在電器輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化的一種電器。要正常驅動 LCD12864，通常可用采用串口和并口模式， CC2530 芯片的 IO本科畢業(yè)設計（論文） 17 口比較缺乏，所以選擇 串口驅動的方式。此開發(fā)板底板功能比較齊全，相關傳感器的仿真實驗都在本開發(fā)板上進行，且普通底板上沒有繼電器，對一系列使用繼電器控制通斷的仿真都無法進行，在本開發(fā)板上就可以完成，因此選擇此底板。還可以自己配置 LCD12864 和繼電器。 圖 34 CC2530 功能底板 本科畢業(yè)設計（論文） 14 功能特點： ? 小尺寸 *，標準 USB 接口，直接使用。 圖 33 CC2530 核心板 本科畢業(yè)設計（論文） 13 CC2530 功能底板設計 功能特點： ? 底板尺寸： 7*5cm ? 串口通訊：自帶 USB 轉串口功能（ PL2303） ? 供電方式：方口 USB、 電源座（ 5v）、 7 號鋰電池（ ） ? 功能接口： Debug 接口，完全兼容德州儀器標準仿真工具，引出全部 IO 口，常用的串口引腳以及 5V/ 引腳 ? 功能按鍵：一個復位按鍵，一個 S一個 S2 ? LED 指示燈：普通 LED、電源指示燈以及組網(wǎng)指示燈 ? 模塊支持：支持 CC2530 核心板， CC2530+PA（ CC2591）核心板 CC DEBUGGER 仿真器 CC Debugger 主要用于 IAR 在線調試下載，將在 IAR 環(huán)境中編輯好的協(xié)議棧程序燒錄到 CC2530 模塊中，進行實驗仿真。模塊使用 全向天線，自動重連距離達 110 米。 本科畢業(yè)設計（論文） 12 ZigBee CC2530 核心板硬件資源 CC2530 核心板主要由 CC2530 單片機、天線接口晶振以及 IO 擴展接口組成，如圖33 所示。其原件布局緊湊、美觀；在數(shù)字信號上的布線走線焊接很自然、平滑； CC2530 的節(jié)點的接口采用德州儀器公司的標準接口，所以它的結構穩(wěn)固且可靠。 通常情況下，采用輸入電壓為 的穩(wěn)壓電壓可更好的提高芯片內部電壓精度，為了查看網(wǎng)絡的組網(wǎng)連接狀態(tài)，在硬件設計中加入了狀態(tài)指示燈，統(tǒng)一使用 LED3 表示，用于指示組網(wǎng)、待機、退網(wǎng)等狀態(tài)，方便觀察。 圖 32 硬件原理圖 本科畢業(yè)設計（論文） 11 前面介紹過， CC2530 芯片還集成了其他功能模塊，它的外圍電路也非常簡潔。通過 i/o 口，傳感器采集的數(shù)據(jù)也可與微處理器相連，通過 RS232 接口可實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點與 pc 機通信 [3]。 [2] 結合 TI 公司和聯(lián)盟最高業(yè)內水平的 ZigBee 協(xié)議棧， CC2530F256 提供了一個十分強大的解決方案，本文中所涉及的仿真都基于 8051 和 CC2530F256 的基礎上進行。 CC2530 極其適合需要超低功耗的系統(tǒng)，這由它的多種運行模式所保證。 ZigBee 方面領先的 RF 收發(fā)器、增強工業(yè)標準的 8051 MCU 在 CC2530 芯片中都有，同時 CC2530 還具有可編程 Flash存儲器， 8KB 隨機存取存儲器 RAM 及其許多其他強大功能，這些功能都位 CC2530增加了 可用性 和便 捷性。 圖 31 CC2530 片內功能模塊圖 本科畢業(yè)設計（論文） 10 CC2530 使用的單片機是一款完美兼容 8051 的內核，并且還支持 IEEE 協(xié)議的無線單片機。 ? 該芯片內含有多個通道的 dma； mac 定時器一個；定時器分別有一個十六位的和兩個八位的；該芯片還具有看門狗等智能