【正文】 ZigBee 通信協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu) ,節(jié)點通過在不同層上的特定服務(wù)來完成所要執(zhí)行的各種任務(wù)。 非信標(biāo)模式下， ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)采用父節(jié)點為子節(jié)點緩存數(shù)據(jù)，終端節(jié)點主動向其父節(jié)點提取數(shù)據(jù)的機(jī)制，實現(xiàn)終端節(jié)點的 周期性 (周期可設(shè)置 )休眠。信標(biāo)模式可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的同步工作和同步休眠，以達(dá)到最大限度地節(jié)省功耗，而非信標(biāo)模式只允許 ZE 進(jìn)行周期性休眠，協(xié)調(diào)器和所有路由器設(shè)備長期處于工作狀態(tài)。 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)具有三種拓?fù)湫问剑盒切屯負(fù)?、樹型拓?fù)?、網(wǎng)狀拓?fù)洹? ZigBee 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) ZigBee 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)主要包括設(shè)備類型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由方式三方面的內(nèi)容，延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 7 ZigBee 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分為協(xié)調(diào)器（ Coordinator）、路由器 (Router)和終端節(jié)點（ End Device）。大多數(shù)層都向上層提供數(shù)據(jù)和管理兩種服務(wù)接口，數(shù)據(jù) SAP(Service Access Point)和管理SAP(Service Access Point)。 安全服務(wù)提供者 SSP(Security Service Provider)向 NWK 層和 APS 層提供安全服務(wù)。 ZDO 可以看成是指配到端點 O 上的一個特殊的應(yīng)用對象，被所有 ZigBee設(shè)備包含，是所有用戶自定義的應(yīng)用對象調(diào)用的一個功能集，包括網(wǎng)絡(luò)角色管理，綁定管理，安全管理等。 ZigBee 的應(yīng)用框架 (AF)為各個用戶自定義的應(yīng)用對象提供了模板式的活動空間，并提供了鍵值對 (KVP)服務(wù)和報文 (MSG)服務(wù)供應(yīng)用對象的數(shù)據(jù)傳輸使用。 ZigBee 應(yīng)用層包括應(yīng)用支持子層 (APS 子層 )、應(yīng)用框架 (AF)和 ZigBee 設(shè)備對象(ZDO)。 NWK 層從概念上包括兩個服務(wù)實體：數(shù)據(jù)服務(wù)實體和管理服務(wù)實體。 NWK 層提供網(wǎng)絡(luò)節(jié)點地址分配，組網(wǎng)管理，消息路由，路徑發(fā)現(xiàn)及維護(hù)等功能。 MAC 層提供兩種服務(wù)： MAC 層數(shù)據(jù)服務(wù)和 MAC 層管理服務(wù)， MAC 層數(shù)據(jù)服務(wù)通過物理層數(shù)據(jù)服務(wù)發(fā)送和接收 MAC 層協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (MPDU)。 PHY 層提供兩種服務(wù)： PHY層數(shù)據(jù)服務(wù)和 PHY 層管理服務(wù)， PHY 層數(shù)據(jù)服務(wù)是通過無線信道發(fā)送和接收物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元 (PPDU)， PHY 層的特性是激活和關(guān)閉無線收發(fā)器、能量檢測、鏈路質(zhì)量指示、空閑信道評估、通過物理媒介接收和發(fā)送分組數(shù)據(jù)。 PHY 層定義了無線射頻應(yīng)該具備的特征，提供了 、902MHz928MHz 和 2400MHz24835MHz 三種不同的頻段，分別支持 20kbps、 40kbps和 250kbps 的傳輸速率， 1 個、 10 個以及 16 個不同的信道Ⅲ。其中 PHY 層和 MAC 層標(biāo)準(zhǔn)由 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)定義， MAC 層之上的 NWK 層， APL 層及 SSP 層，由 ZigBee 聯(lián)盟的 ZigBee標(biāo)準(zhǔn)定義。協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖 32。 IEEE 工作組制定 ZigBee 協(xié)議的物理層（ PHY）和媒體訪問控制層（ MAC 層）協(xié)議。 DS18B20 引腳封裝如下圖 圖 31DS18B20 引腳圖 ZigBee 協(xié)議 ZigBee 概述 ZigBee 一詞來源于蜜蜂賴以生存的通信方式 Zigzag 形狀的舞蹈，是一種低成本、低功耗的近距離無線組網(wǎng)通信技術(shù)。 DS18B20 的主要特性： 適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： ～ ，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電； 獨特的單線接口方式， DS18B20 在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； STC89C52 單片機(jī) DS18B20 采集溫度 ZigBee發(fā)送模塊 STC98C52 單片機(jī) ZigBee接收模塊 12864 顯示溫度 延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 DS18B20 支持多點組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫； DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)； 溫范圍－ 55℃～ +125℃，在 10～ +85℃時精度 為177。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)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。系統(tǒng)框圖如下所示： 圖 21 溫度采集系統(tǒng)框圖 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 傳感器 DS18B20 溫度傳感器 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有 LTM8877， LTM8874 等等。 系統(tǒng)整體介紹 本設(shè)計所實現(xiàn)的無線溫度采集系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為核心，通過溫度傳感器、單片機(jī)、 Zigbee 無線模塊，完成對溫度的采集與顯示。但在溫度采集和實施控制這個重要的場合低功耗相對來說顯得就不是那么重要了，而應(yīng)該考慮它的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，同時對比 STC89C52 能夠在性 能和資源都可以到達(dá)一個最佳的狀態(tài)，可延安大學(xué)西安創(chuàng)新學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 以避免用 MSP430 的不必要的資源浪費。 方案二：使用 MSP430 作控制器，德州儀器 (TI) 的超低功率 16 位 RISC 混合信號處理器 MSP430 產(chǎn)品系列為電池供電測量應(yīng)用提供了最終解決方案?？梢詥为殞Χ?DS18B20 控制工作，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集，組成溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。單片機(jī)軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術(shù)算法和邏輯控制。本方案應(yīng)用這一溫度芯片，也是順應(yīng)這一趨勢。而且，集成塊的使用，有效地避免外界的干擾，提高測量電路的精確度。 采用溫度芯片 DS18B20 測量溫度，可以體現(xiàn) 系統(tǒng)芯片化這個趨勢。 DS18B20 的最大特點之一采用了單總線的數(shù)據(jù)傳輸，由數(shù)字溫度計 DS1820 和微控制器 STC89C52 構(gòu)成的溫度測量裝置，它直接輸出溫度的數(shù)字信號，可直接與計算機(jī)連接。且該芯片的物理化學(xué)性很穩(wěn)定，它能用做工業(yè)測溫元件，此元件線性度較好。 方案三：采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 測量溫度，輸出信號全數(shù)字化。另外，這種測溫裝置的一根線上只能掛一個傳感器，不能進(jìn)行多點測量。 方案二：采用單片模擬量的溫度傳感器，比如 AD590,LM35 等。溫度傳感器應(yīng)用范圍廣泛、使用數(shù)量龐大，也高居各類傳感器之首。這樣，由于各種因素會造成檢測系統(tǒng)較大的偏差；又因為檢測環(huán)境復(fù)雜、測量點多、信號傳輸距離遠(yuǎn)及各種干擾的影響，會使檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降 。 2 方案選擇 溫度檢測系統(tǒng)有則共同的特點：測量點多、環(huán)境復(fù)雜、布線分散、現(xiàn)場離監(jiān)控室遠(yuǎn)等。 WiFi 雖然傳輸速度較快，傳輸距離達(dá)到 100 米，但是其價格偏高，功耗較大，組網(wǎng)能力較差。無線個人域網(wǎng)即短距離無線網(wǎng)絡(luò)，典型的短距離無線傳輸技術(shù)有：藍(lán)牙（ Bluetooth）、 ZigBee、 WiFi 等。這時就要采用無線方式對溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。伴隨工業(yè)科技、農(nóng)業(yè)科技的發(fā)展，溫度測量需求越來越多，也越來越重要。經(jīng)過 ZigBee 接收模塊接收數(shù)據(jù)，再通過單片機(jī)做數(shù)據(jù)處理，將溫度信息通過顯示屏顯示出來，從而完成溫度的無線采集。 單位代碼