【正文】 以實(shí)現(xiàn)快速、實(shí)時(shí)并且方便的家居環(huán)境信息的監(jiān)測功能。 Second, low power consumption: it can be used with more than six months by two dry batteriesIn this thesis, a ZigBeebased wireless sensor network technology for the core and the bination with a variety of sensor technology, designed a set of excellent home environment monitoring system for smart home management center to provide accurate decisionmaking parameters, smart home an integral subsystem of the system. Terminal sensor nodes can select the temperature, humidity, brightness, and carbon monoxide sensors, and can increase or decrease according to demand terminal. Due to the CC2480 chip does not have builtin microprocessor core, and few user use it as a ZigBee module. So terminal module of the wireless network choice of TI39。其中ZigBee短程無線網(wǎng)技術(shù)以其數(shù)據(jù)傳輸安全可靠、組網(wǎng)簡易靈活、設(shè)備成本低、電池壽命長等優(yōu)勢，在工業(yè)控制領(lǐng)域中展現(xiàn)了深厚的發(fā)展?jié)摿2]?，F(xiàn)有的智能家居產(chǎn)品大部分是以有線網(wǎng)絡(luò)做為家庭的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，有線網(wǎng)絡(luò)布線麻煩，終端節(jié)點(diǎn)數(shù)量多而需要數(shù)量龐大的電纜，而無線通訊技術(shù)能很好的解決以上問題。目前，國內(nèi)的這些智能家居系統(tǒng)還處于萌芽的階段。另外，國內(nèi)亦有些電器廠家也在市場上推出了自主的智能家居系統(tǒng)，類似的系統(tǒng)在家居環(huán)境的監(jiān)測中均可以實(shí)現(xiàn)各種功能。但當(dāng)采用有線技術(shù)方案時(shí)，根據(jù)智能家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的特點(diǎn)，它存在一些缺點(diǎn)，如下面幾項(xiàng)所示：(1)系統(tǒng)布線麻煩。在安裝系統(tǒng)時(shí)，需要安裝大量的線纜，家居裝修建材等，特別是當(dāng)用戶要需要增加節(jié)點(diǎn)以增加系統(tǒng)功能時(shí)，更是要重新對其進(jìn)行布線。增加或減少新的監(jiān)測對象必將要求系統(tǒng)具有良好的軟件與硬件擴(kuò)展性。(4)移動(dòng)性較差。無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)擁有全面、可靠的環(huán)境信息采集分析能力。這樣才能為用戶提供全面的環(huán)境信息參考。(3) 系統(tǒng)靈活當(dāng)有新的環(huán)境參數(shù)被要求測量時(shí)，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性要求靈活，方便增加節(jié)點(diǎn)，以降低成本。智能家居系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的部分就是本文所研究的環(huán)境監(jiān)測子系統(tǒng)。同時(shí)，此系統(tǒng)中傳感器所得到的環(huán)境參數(shù)可以為其它家居設(shè)備做決策參考，最終由智能家居系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對家庭環(huán)境的智能調(diào)節(jié)，比如，當(dāng)測量到的光照強(qiáng)度高于用戶設(shè)定的一定值的時(shí)候，系統(tǒng)就將啟動(dòng)自動(dòng)窗簾系統(tǒng)的馬達(dá)，自動(dòng)將窗簾關(guān)到一定程度，以降低室內(nèi)的光強(qiáng)度，適合居??；又如，當(dāng)溫度值偏低時(shí)，系統(tǒng)就將啟動(dòng)空調(diào)設(shè)備進(jìn)行工作，來增高室內(nèi)溫度。隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的迅猛發(fā)展，人們的生活水準(zhǔn)越來提高，日常家居的環(huán)境更受到了人們的關(guān)注。這就要求有各種有害氣體監(jiān)測功能的家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)介入，為我們營造一個(gè)安全健康的家居環(huán)境。根據(jù)以上介紹，本文的主要研究如下：(1)ZigBee協(xié)議的介紹。在協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)中，本文實(shí)現(xiàn)了電源、串口通信、PCB天線等主要電路的設(shè)計(jì)；而在傳感器節(jié)點(diǎn)中，由于其與協(xié)調(diào)器類似，故僅針對不同的環(huán)境信息，設(shè)計(jì)出了不同的傳感模塊；(3)本論文還設(shè)計(jì)了串口調(diào)試操作界面，可以方便用戶的調(diào)試和使用，由此用戶就可以實(shí)時(shí)的了解到家庭中個(gè)中環(huán)境信息的參數(shù)。這一名稱來源于蜜蜂的一種名叫Zig的舞蹈，由于通過持續(xù)不斷地跳這種舞蹈來實(shí)現(xiàn)對新發(fā)現(xiàn)的食物或其他信息的傳遞，換句話說蜜蜂是依靠這樣的通信方式來實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)，而每個(gè)個(gè)體則是網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。受蜜蜂的這種特殊的通信方式的啟發(fā)，ZigBee技術(shù)的研究也主要是在低速率、低功耗通信領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，亦可以低成本地嵌入各種設(shè)備中組成龐大的網(wǎng)絡(luò)。ZigBee 技術(shù)主要用于低數(shù)據(jù)傳輸速率并且傳輸距離要求不是很遠(yuǎn)的各種通信設(shè)備之間。截至目前，該聯(lián)盟大約已有約27家成員企業(yè)，所有這些公司都參加了負(fù)責(zé)開發(fā)ZigBee協(xié)議物理層（PHY）和媒體控制層（MAC）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的IEEE 。ZigBee協(xié)議則比藍(lán)牙技術(shù)、高速率個(gè)人區(qū)域網(wǎng)或 。但相比之下 ZigBee協(xié)議比藍(lán)牙更簡單、速率更慢、功率及費(fèi)用也更低。此外，單個(gè)ZigBee無線模塊就可與254個(gè)節(jié)點(diǎn)互聯(lián)，若網(wǎng)絡(luò)中加入路由節(jié)點(diǎn)，則網(wǎng)絡(luò)最大承載量可支持65535個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備互聯(lián)。 ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)采用的是無線自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與蜜蜂的通信類似，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)間通信以一跳或多跳的形式自動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)。其設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)自己組織性能使網(wǎng)絡(luò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)在無需人工干預(yù)的情況下自己組網(wǎng)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)，當(dāng)添加或去除網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，其余節(jié)點(diǎn)可以自行尋找其他節(jié)點(diǎn)替代中轉(zhuǎn)信息，具有較強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)自愈能力。由于ZigBee聯(lián)盟已經(jīng)有二十多家，他們的研發(fā)實(shí)力都很強(qiáng)，好多公司均已在2003年正式推出自己的ZigBee芯片，競爭較大，近年來應(yīng)用于主機(jī)端的芯片成本將會(huì)比藍(lán)牙等模塊更具價(jià)格上的優(yōu)勢；另外，因?yàn)閆igBee技術(shù)的速率要求低，協(xié)議內(nèi)容簡單，從而節(jié)省了開發(fā)的成本，目前常州市場CC2XX0等芯片的零售價(jià)格在20~30元之間不等。這也是ZigBee的最大的一個(gè)優(yōu)勢。每個(gè)ZigBee設(shè)備可以與另外254臺(tái)節(jié)點(diǎn)設(shè)備相連接，而加入路由節(jié)點(diǎn)的ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可容納多達(dá)65，000多個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。只有10kb/s～250kb/s，符合本設(shè)計(jì)需求。歐洲使用868MHz，美國則使用915MHz頻段，但這些均是免申請頻段，可以直接使用。活動(dòng)設(shè)備信道接入延時(shí)和休眠激活延時(shí)均僅為15ms，而搜索設(shè)備延時(shí)時(shí)間達(dá)到[10]。他們的功能分別如下：(1) ZigBee協(xié)調(diào)器(ZigBee Coordinator)：它是個(gè)全功能的設(shè)備，包含所有的網(wǎng)絡(luò)功能，是3種設(shè)備中功能最全面亦最復(fù)雜的一種，特點(diǎn)是計(jì)算能力強(qiáng)、存儲(chǔ)量大。(2) ZigBee路由器(ZigBee Router)：它也是全功能設(shè)備在加入網(wǎng)絡(luò)后，協(xié)調(diào)器就會(huì)分配給它一定量的十六位地址空間，再由其分別分配給下級(jí)節(jié)點(diǎn)使用，方便每個(gè)節(jié)點(diǎn)接入或離開網(wǎng)絡(luò)，具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)及路由之功能。只能自己的與上一級(jí)如協(xié)調(diào)器或路由器之間通信，包括獲取網(wǎng)絡(luò)地址等。星狀（start）網(wǎng)狀（Mesh）簇狀（Cluster） ZigBee的協(xié)議分析 網(wǎng)絡(luò)層（NWK）ZigBee網(wǎng)絡(luò)層的主要功能就是確保ZigBee的MAC層(IEEE )正常工作，同時(shí)定義了一些必須的函數(shù)，并且為應(yīng)用層提供適合的服務(wù)接口。通過網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)服務(wù)實(shí)體服務(wù)接入點(diǎn)（NLDESAP），網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)實(shí)體（NLDE）得以提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體(NLME)與之不同，它是通過網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)它體服務(wù)接入點(diǎn)(NLMESAP)來提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)的。 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體（NLDE） 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體為數(shù)據(jù)提供服務(wù)，在兩個(gè)或多的設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送任務(wù)時(shí)，則是按照應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元(APDU)的格式進(jìn)行傳送的，并且所有的這些設(shè)備必須是在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，即要求在同一個(gè)個(gè)域網(wǎng)中。(2) 生成網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元(NPDU)：通過增加一個(gè)適當(dāng)?shù)膮f(xié)議頭，網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體從應(yīng)用支持層協(xié)議數(shù)據(jù)單元中生成網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。 網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體（NLME）絡(luò)層管理實(shí)體允許應(yīng)用與堆棧相互作用，并且提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)。配置選項(xiàng)包括對連接一個(gè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器的初始化的操作。(3) 連接和斷開網(wǎng)絡(luò)。(4) 鄰居設(shè)備發(fā)現(xiàn)：需要具有發(fā)現(xiàn)、匯報(bào)和記錄相鄰設(shè)備信息的能力