【正文】 層 (PHY)和介質(zhì)訪問 控制層 (MAC)，特點有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、廉價、功耗極少和吞吐量靈活等。 (8)自組織性和自愈能力：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以自動搜尋在其附近的節(jié)點，并且自動與他們通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相連，最后共同組成一個網(wǎng)絡(luò)。除 此之外，還采用三級安全保護措施對數(shù)據(jù)傳輸進行保護 [12]。同時，利用全握手協(xié)議提高傳輸可靠性。 (4)時延短：一是進行通信時的時間延時短，二是從休眠模式跳轉(zhuǎn)到正常工作模式的時間延時短。 (3)網(wǎng)絡(luò)容量大：一個 Zigbee 的網(wǎng)絡(luò)可以容納多達 255 個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，其中，必須包括一個主控設(shè)備，其他的都是從屬設(shè)備。Zigbee 的技術(shù)特點主要包括 以下內(nèi)容： (1)功耗低：因為工作時間比較短、收發(fā)信息功耗低，外加休眠模式，因此 Zigbee節(jié)點非常省電，連續(xù)工作長達 2 年。 C o o rd i n a t o rR o u t e rEn d D e v i c e 圖 23 網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu) Zigbee 技術(shù)的特點 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 作為一種剛剛興起的無線通信技術(shù)， Zigbee 技術(shù)發(fā)展態(tài)勢是相當(dāng)?shù)难该?，?dāng)然，這和他自身的特點是離不開的。 路由節(jié)點可以同另一個路由節(jié)點直接的進 行信息傳遞。 C o o rd i n a t o rR o u t e rEn d D e v i c e 圖 22 樹形拓撲結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀拓撲 網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)是由 Coordinator、 Router 和 EndDevice 三部分組成，如圖 23 所示。和星形拓撲結(jié)構(gòu)差不多，信息的路由通道是唯一的 [11]。每一個節(jié)點設(shè)備都只能和他的父設(shè)備和子設(shè)備之間進行通信。 Coordinator 既可以與 Rout 霄相連又可以與 EndDevice 相連，而它的 Router 子節(jié)點又可以連接一系列的 Router 和 EndDevice 節(jié)點，這樣就形成了一個層次清晰的通信網(wǎng)絡(luò)。 可以看出，一旦 Coordinator 節(jié)點出現(xiàn)問題，整個無線網(wǎng)絡(luò)徹底不工作了。 拓撲結(jié)構(gòu) 與一般網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)類似， Zigbee 網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)一般有三種形式：星 形拓撲、樹形拓撲、網(wǎng)狀拓撲： 星形拓撲 星形拓撲形式相對來說是比較簡單的，這種拓撲結(jié)構(gòu)有兩部分組成，一個是Coordinator 節(jié)點，另 一個是許多 EndDevice 節(jié)點，如圖 21 所示。EndDevice 一般處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣，主要任務(wù)就是發(fā)送和接收信息，但它不能夠轉(zhuǎn)發(fā)信息，也不能讓其他節(jié)點加入到網(wǎng)絡(luò)中來。 EndDevice(終端設(shè)備 ) 終端設(shè)備沒有特定的維持網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的責(zé)任，它可以睡眠或者喚醒，因此它可以可以是一個電池供電設(shè)備。 Router(路由器 )主要有以下兩個任務(wù)： (1)在網(wǎng)絡(luò)中，路由器為節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)信息從而完成整個網(wǎng)絡(luò)通信。通常，路由器希望是一直處于活動狀態(tài)，因此它必須使用主電源供電。 （ 4）它通常還會提供信息路由，安全管理和其他的服務(wù)。 （ 2）開始組建一個無線網(wǎng)絡(luò)。因為 Zi gbee 無線網(wǎng)絡(luò)自身的特點，所以接下來整個網(wǎng)絡(luò)的操作就不再依賴協(xié)調(diào)器存在而存在。協(xié)調(diào)器的角色主要涉及網(wǎng)絡(luò)的啟動和配臵。協(xié)調(diào)器選擇一個信道和一個網(wǎng)絡(luò) ID(也稱之為 PANID，即 PersonalAreaNetworkID)，隨后啟動整個網(wǎng)絡(luò)。 Coordinator(協(xié)調(diào)器 ) 協(xié)調(diào)器負責(zé)啟動整個網(wǎng)絡(luò)。 設(shè)備類型 在 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)中存在三種邏輯設(shè)備類型： Coordinator(協(xié)調(diào)器 )， Router(路由器 )和EndDevice(終端設(shè)備 )[8]。應(yīng)用范圍廣泛，可以與其他設(shè)備組合在無線控制和監(jiān)測控制等方面使用。它是在 無線標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上研發(fā)出來的一種有關(guān)組網(wǎng)方式、網(wǎng)絡(luò)安全和軟件應(yīng)用等方面的無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù) [7]。它是在 無線標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上研發(fā)出來的一種有關(guān)組網(wǎng)方式、網(wǎng)絡(luò)安全和軟件應(yīng)用等方面的無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)。最后，進行實物制作，完成設(shè)計。還有就是對設(shè)計所用到的上位機程序和安卓應(yīng)用程序進行了功能 介紹。 第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計，簡單介紹設(shè)計所需要的軟件使用方法等。 第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計，包括所選用的主控芯片，傳感器使用和功能介紹。除此之外，還對 標(biāo)準(zhǔn)進行說明，重點 Zigbee 協(xié)議體系結(jié)構(gòu)講解。全文共分為 6 個章節(jié)： 第 1 章 緒論，講解了室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀的研究背景，同時還講解了國內(nèi)和國外在空氣質(zhì)量檢測的領(lǐng)域現(xiàn)在的研究成果。經(jīng)過寫入程序、調(diào)試，最后實現(xiàn)空氣質(zhì)量的基本指標(biāo)的顯示和污染物的檢測，污染物超標(biāo)則進行報警。包括傳感器的采集和處理數(shù)據(jù)的程序、 Zigbee 終端節(jié)點和協(xié)調(diào)器的收發(fā)信號的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議程序設(shè)計、上位機軟件讀取串口和顯示數(shù)據(jù)程序和安卓手機客戶端的應(yīng)用程序等等。 其次，在硬件方面，對基于 Zigbee 的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀進行硬件電路設(shè)計，包括CC2530 最小系統(tǒng)電路、天線電路、傳感器電路等單元電路設(shè)計。 兒童、老人、呼吸系統(tǒng)等疾病患者及一般人群減少戶外活動 201300 Ⅴ 重度污染 紫紅色 心臟病和肺病患者癥狀加劇運動耐受力降低，健康人群出現(xiàn)癥狀 兒童、老人、呼吸系統(tǒng)等疾病患者及一般人群停止減少戶外運動 300 Ⅵ 嚴(yán)重污染 褐紅色 健康人群運動耐受力降低，有明顯強烈癥狀，可能導(dǎo)致疾病 兒童、老人、呼吸系統(tǒng)等疾病患者及一般人群停止戶外活動 本課題用到很多技術(shù)，所以要對主要芯片和所用語言進行學(xué)習(xí)和總結(jié)，除此之外，還要對無線傳感網(wǎng)絡(luò)核心部分 Zigbee 和傳感器進行研究。 極少數(shù)敏感人群應(yīng)減少戶外活動 101150 Ⅲ 輕度污染 橙色 易感人群有癥狀有輕度加劇，健康人群出現(xiàn)刺激癥狀。 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 表 12 空氣質(zhì)量指數(shù)級別 空氣質(zhì)量指數(shù) AQI 空氣質(zhì)量指數(shù)級別 空氣質(zhì)量指數(shù)及表示顏色 對健康的影響 建議采取的措施 050 Ⅰ 優(yōu) 綠色 空氣質(zhì)量令人滿意，基本無空氣污染。參與空氣質(zhì)量評價的主要污染物為 細顆粒物 、可吸入 顆粒物 、 二氧化硫 、 二氧化氮 、臭氧 、 一氧化碳 等六項。室內(nèi)空氣檢測項目見表 11。 室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀要達到的技術(shù)指標(biāo)如下： （ 1）網(wǎng)絡(luò)容量：一個 Zigbee 的網(wǎng)絡(luò)可以容納多達 255 個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點； （ 2）工作時間：工作時間 比較短、收發(fā)信息功耗低，連續(xù)工作長達 2 年； （ 3） MQ135 氣體傳感器：可以偵測有害氣體的體積濃度為： 10 1000ppm，適用齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 于氨氣、硫化物、苯系蒸汽、煙霧和其它有害氣體的檢測； （ 4） DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器 ：測量空氣濕度范圍：從 20％ RH 到 90％ RH，測量空氣溫度范圍：從 0℃到 50℃。最后， Zigbee 通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)將接收的數(shù)據(jù)傳送到主控端進行空氣質(zhì)量指標(biāo)的顯示和監(jiān)控。 本文研究內(nèi)容 本設(shè)計主要是通過傳感器和 Zigbee 模塊搭建一個基于 Zigbee 無線傳感網(wǎng)絡(luò)的室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測儀。在新國標(biāo)中，強化了一個核心指標(biāo)即 CADR值。目前，國家出臺的室內(nèi)空氣檢測標(biāo)準(zhǔn)有《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 GB/T188832021 和《 民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范 》 GB503252021。 2021— 2021 年，中國建筑裝飾協(xié)會公布了一個的抽樣檢測數(shù)據(jù)報告。2021 年，“中華人民共和國衛(wèi)生部 80 號令”規(guī)定了室內(nèi)空氣凈化的各項條款，為這一行業(yè)正規(guī)化發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。目前，空氣凈化涂料對污染物的凈化功能的評價大多依據(jù)JC/T1074— 2021《室內(nèi)空氣凈化功能涂覆材料凈化性能》標(biāo)準(zhǔn)進行，該標(biāo)準(zhǔn)中涉及甲醛和甲苯兩個凈化指標(biāo) [4]。 最近，歐盟第七研發(fā)框架計劃 (FP7)組織下的歐洲 IAQSENSE 研發(fā)團隊，成功研制的室內(nèi)空氣質(zhì)量實時檢測裝置，具有智能型、高靈敏、可隨 時隨地檢測空氣質(zhì)量等特點 [3]。”根據(jù)世界衛(wèi)生組織齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 （ WHO） 2021 年發(fā)布的一份報告，印度首都新德里是全球空氣污染最嚴(yán)重的城市。 2021 年起，美國駐華使領(lǐng)館開始監(jiān)測所在城市的 數(shù)據(jù)，并向公眾公布。從 2021 年至 2021 年 ,美國的溫室氣體排放量下降了近 10%。 1999 年底，法國政府成立了國家室內(nèi)空氣監(jiān)測站。 空氣質(zhì)量檢測 的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外研究現(xiàn)狀 現(xiàn)代空氣污染問題的研究源于倫敦?zé)熿F事件。首先，通過傳感器檢測空氣質(zhì)量的指標(biāo)；然后，通過 Zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)傳送給主機進行指標(biāo)的顯示，如果污染氣體超標(biāo)就會發(fā)出警報。通過檢測和改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，給大家創(chuàng)造一個健康、舒適的起居環(huán)境?？諝馕廴緡?yán)重影響了人們健康的生活質(zhì)量。 國外通過大量實驗得出一個結(jié)論，室內(nèi)空氣質(zhì)量與人類的健康息息相關(guān)。報告顯示，在眾多的室內(nèi)空氣污染物中，氨氣和苯的化合物氣體是主要污染物，超標(biāo)率高達 %，測得的最高值竟然超過國家標(biāo)準(zhǔn) 倍。 Multipoint detection齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) III 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................................................... II 第 1 章 緒 論 .......................................................................................................................... 1 課題研究背景 ............................................................................................................. 1 空氣質(zhì)量檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................................................. 1 國外研究現(xiàn)狀 .................................................................................................... 1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 .................................................................................................... 2 本文研究內(nèi)容 ............................................................................................................. 2 文本結(jié)構(gòu) ..................................................................................................................... 5 第 2 章 Zigbee 技術(shù)簡介 ........................................................................................................ 5 Zigbee 基本概念 ......................................................................................................... 6 設(shè)備類型 ............................................................................................................ 6 拓撲結(jié)構(gòu) ............................................................................................................ 7 Zigbee 技術(shù)的特點 ............................................................................................ 8 標(biāo)準(zhǔn)概述 ....................................................................................