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

1、溫度等環(huán)境參數(shù)的采集及監(jiān)測在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直有著非常重要的應用。傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(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。但是當現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣、場所比較復雜或是需要監(jiān)測多點數(shù)據(jù)時,這種有線方式的傳感器網(wǎng)絡系統(tǒng)會受到很大的限制。無線傳感器網(wǎng)絡采用了無線傳輸?shù)姆绞絹順?gòu)建相應的無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡,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)絡節(jié)點還具有自適應和自組織的能力,因此,對于需要大面積數(shù)據(jù)采集及傳輸應用的場合,它的優(yōu)勢

2、相當明顯。
　　 ZigBee協(xié)議作為一種全新的無線傳感技術(shù)應運而生,它以低成本、低功耗、低速率、低復雜度和組網(wǎng)靈活的特點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,在此基礎上增加了網(wǎng)絡層、網(wǎng)絡安全層和應用層軟件,支持星型網(wǎng)絡、樹型網(wǎng)絡和網(wǎng)狀網(wǎng)絡三種拓撲結(jié)構(gòu),可以實現(xiàn)大區(qū)域網(wǎng)絡覆蓋和擴展多點的網(wǎng)絡系統(tǒng),從而避免了單點故障。Zig

3、Bee技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、樓宇自動化、軍事國防、生物醫(yī)療、智能家居、環(huán)境監(jiān)測等領(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)議標準及協(xié)議棧各層能實現(xiàn)的具體功能。在ZigBee協(xié)議?；A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)點設計,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、芯片可以簡化外圍電路的設計,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)場環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù),并設計了對PT100和DHT1l預采集的信號進行濾波、放大處理的電路,將電路與子節(jié)點連接組成網(wǎng)絡終端設備。
　　 在軟件設計上,本文研究分析了具有IEEE802.15.4標準的物理層和介質(zhì)訪問控制層軟件。在Freescale公司給出的底層代碼基礎上,分別編寫了網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器節(jié)點和其子節(jié)

5、點的各層接口函數(shù)和應用程序,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、允許子節(jié)點接入網(wǎng)絡和接收子節(jié)點數(shù)據(jù)等代碼程序,子節(jié)點程序包括子節(jié)點接入網(wǎng)絡、子節(jié)點是否加入路由功能、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溫度數(shù)據(jù)的精度進行了線性補償。將編譯調(diào)試完成的程序分別移植到不同的網(wǎng)絡節(jié)點,完成了簡單的網(wǎng)絡建立并在此基礎上實現(xiàn)了一個小型的溫濕度監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)。將協(xié)調(diào)器和子節(jié)點通過RS232串口與PC機相連,