基于ZigBee技術(shù)的無線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究.pdf

1、溫度等環(huán)境參數(shù)的采集及監(jiān)測(cè)在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直有著非常重要的應(yīng)用。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般采用有線的方式將傳感器采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)。但是當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣、場(chǎng)所比較復(fù)雜或是需要監(jiān)測(cè)多點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí),這種有線方式的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會(huì)受到很大的限制。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用了無線傳輸?shù)姆绞絹順?gòu)建相應(yīng)的無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò),能夠較好地解決人工及有線方式的布線問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)還具有自適應(yīng)和自組織的能力,因此,對(duì)于需要大面積數(shù)據(jù)采集及傳輸應(yīng)用的場(chǎng)合,它的優(yōu)勢(shì)

2、相當(dāng)明顯。
　　 ZigBee協(xié)議作為一種全新的無線傳感技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,它以低成本、低功耗、低速率、低復(fù)雜度和組網(wǎng)靈活的特點(diǎn)在眾多短距離無線通信協(xié)議中脫穎而出,成為了眾多廠家的首選協(xié)議。ZigBee技術(shù)基于IEEE802.15.4提供的底層代碼即物理層和介質(zhì)訪問控制層,在此基礎(chǔ)上增加了網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)安全層和應(yīng)用層軟件,支持星型網(wǎng)絡(luò)、樹型網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋和擴(kuò)展多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),從而避免了單點(diǎn)故障。Zig

3、Bee技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、樓宇自動(dòng)化、軍事國(guó)防、生物醫(yī)療、智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域都有著非常廣闊的發(fā)展前景。
　　 本文深入地研究了IEEE802.15.4/ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議棧各層能實(shí)現(xiàn)的具體功能。在ZigBee協(xié)議棧基礎(chǔ)上,采用Freescale公司提供的8位無線微控制器芯片MC13213完成了符合ZigBee協(xié)議的嵌入式節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì),MC13213無線微控制器內(nèi)部高度集成了RF無線射頻模塊和HCS08系列微處理器,此集成

4、芯片可以簡(jiǎn)化外圍電路的設(shè)計(jì),在一定程度上降低了系統(tǒng)成本。選擇兩種不同類型的傳感器即溫度傳感器PT100和溫濕度傳感器DHT11采集現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù),并設(shè)計(jì)了對(duì)PT100和DHT1l預(yù)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波、放大處理的電路,將電路與子節(jié)點(diǎn)連接組成網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。
　　 在軟件設(shè)計(jì)上,本文研究分析了具有IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的物理層和介質(zhì)訪問控制層軟件。在Freescale公司給出的底層代碼基礎(chǔ)上,分別編寫了網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和其子節(jié)

5、點(diǎn)的各層接口函數(shù)和應(yīng)用程序,協(xié)調(diào)器程序包括系統(tǒng)初始化、信道掃描、協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)、允許子節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)和接收子節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)等代碼程序,子節(jié)點(diǎn)程序包括子節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)、子節(jié)點(diǎn)是否加入路由功能、傳感器數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)却a程序,并且采用中值濾波算法對(duì)溫度數(shù)據(jù)的精度進(jìn)行了線性補(bǔ)償。將編譯調(diào)試完成的程序分別移植到不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),完成了簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)建立并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)小型的溫濕度監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。將協(xié)調(diào)器和子節(jié)點(diǎn)通過RS232串口與PC機(jī)相連,