張琦：基于ZigBee的無線網(wǎng)絡報警系統(tǒng)PAGEIIZIGBEE無線傳感器及其網(wǎng)絡設計學生：：學號：：專業(yè)：：班級：：指導教師：二OO八年六月月PAGEI摘要本文介紹了無線線傳感器網(wǎng)絡絡的概念，從從無線傳感器器網(wǎng)絡的體系系結構、網(wǎng)絡絡協(xié)議、節(jié)點點技術出發(fā)，展展開了對無線線傳感器網(wǎng)絡絡的相關研究究，歸納了無無線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡的特點和和關鍵性問題題，詳細介紹紹了無線通信信協(xié)議ZigBeee的特點及協(xié)協(xié)議結構。接接著基于無線線傳感器節(jié)點點設計原則及及所選的微型型數(shù)字溫度傳傳感器DS18220，給出了無無線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡的通用結結構，給出了了系統(tǒng)硬件及及軟件的設計計方案和具體體實現(xiàn)，并從從硬件和軟件件方面考慮了了低功耗設計計的要求。最最后進行了實實驗環(huán)節(jié)，實實驗結果表明明本文設計的的無線傳感器器網(wǎng)絡可以在在較低功耗下下實現(xiàn)溫度信信息的無線采采集。關鍵詞：無線傳傳感器網(wǎng)絡;;ZigBBee協(xié)議;DS18820ABSTRACCTThisdiisserttationndesccribesstheconceeptoffWSN..Systtemsttructuure,nnodettechnoologyandpprotoccolsoofnettworkofwiirelessssennsornnetworrksarreexpploreddastthereesearcchworrkofthebbeginnning.TThechharactteristticsaandannalyzeeofttheprrotocoolsoffdataalinkklayeeranddnetwworkllayerareccarrieedoutt.Theen,thheprootocollstrucctureandccharaccterissticsofthhewirrelessscommmunicaationprotoocolZZigBeeeareintrooduceddinddetaill.ItwwasprroposeedthaatbassiconntheprinccipleofwiirelessscommmuniccationnprottocolandmmiracllediggitaltempeeraturrecommmuniccationnDS18820.Thhesollutionnandpractticalsensoornettworkbasiccsonttheprrincippleofdesiggn.Theesoluutionandppractiicaliimplemmentattionoofharrdwareestruuctureeandsoftwwareooftheesysttemissprovvided,,andaagooddconssideraationofittslowwpoweerconnsumpttionoontheefacttofhhardwaareanndsofftwareewasoutliined.AAtlasst,theeexpeerimenntalrresulttsshoowthaattheesysttemcaanreaalizewirellessccommunnicatiionbeetweennthesensoornoddesattloweerpowwercoonsumpption..Keyworrds:Wiirelessssennsornnetworrk(WSNN);;ZiigBeeprotoocol;DS18220目錄TOC\o"1-4"\f\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc199576066"摘要IHYPERLINK\l"_Toc199576067"ABSTRACCTIIHYPERLINK\l"_Toc199576069"第1章引言1HYPERLINK\l"_Toc199576070"1.1ZiggBee概述述1HYPERLINK\l"_Toc199576071"1.2國內外外ZigBeee技術現(xiàn)狀狀及發(fā)展趨勢勢1HYPERLINK\l"_Toc199576072"1.2.1國國外ZigBBee技術現(xiàn)狀及發(fā)發(fā)展趨勢1HYPERLINK\l"_Toc199576073"1.2.2國國內ZigBBee技術現(xiàn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨趨勢2HYPERLINK\l"_Toc199576078"1.3無線傳感感器網(wǎng)絡3HYPERLINK\l"_Toc199576078"1.3.1基于于藍牙技術的的傳感器網(wǎng)絡絡3HYPERLINK\l"_Toc199576078"1.3.ZiggBee與藍牙的比比較4HYPERLINK\l"_Toc199576086"第2章系統(tǒng)總體體設計3HYPERLINK\l"_Toc199576087"2.1系統(tǒng)設計計總體方案66HYPERLINK\l"_Toc199576088"2.2系統(tǒng)網(wǎng)絡絡設計方案66HYPERLINK\l"_Toc199576089"第3章硬件電路路的設計8HYPERLINK\l"_Toc199576090"3.1芯片CCC2430簡簡介8HYPERLINK\l"_Toc199576092"3.1.1CCC24300的功能特性性8HYPERLINK\l"_Toc199576093"3.1.2CCC24300的引腳及分分布描述9HYPERLINK\l"_Toc199576094"3.2硬件應用用電路設計110HYPERLINK\l"_Toc199576095"3.3網(wǎng)絡協(xié)調調器電路111HYPERLINK\l"_Toc199576096"3.4RFDD節(jié)點電路111HYPERLINK\l"_Toc199576097"3.5溫度傳傳感器的構建建12HYPERLINK\l"_Toc199576097"3.5.1DSS1820的特性12HYPERLINK\l"_Toc199576097"3.5.2DSS1820的工作原理理12HYPERLINK\l"_Toc199576097"3.5.3溫度度檢測系統(tǒng)原原理幾程序流流程圖12HYPERLINK\l"_Toc199576098"第4章系統(tǒng)軟件件的設計188HYPERLINK\l"_Toc199576099"4.1系統(tǒng)程程序設計188HYPERLINK\l"_Toc199576100"4.2協(xié)議棧棧19HYPERLINK\l"_Toc199576101"4.3網(wǎng)絡節(jié)節(jié)點的軟件設設計20HYPERLINK\l"_Toc199576102"4.4控制器器的軟件設計計21HYPERLINK\l"_Toc199576103"4.5串口通通信22HYPERLINK\l"_Toc199576104"4.5.1信信道選擇222HYPERLINK\l"_Toc199576105"4.5.2幀幀格式23HYPERLINK\l"_Toc199576106"4.5.3控制制字23HYPERLINK\l"_Toc199576107"4.6各功能能部件的程序序流程及程序序24HYPERLINK\l"_Toc199576108"4.6.1格式式化星狀網(wǎng)絡絡24HYPERLINK\l"_Toc199576109"4.6.2加加入和開始ZZigBeee網(wǎng)絡25HYPERLINK\l"_Toc199576110"4.6.3液液晶驅動C551程序25HYPERLINK\l"_Toc199576111"4.6.4遙遙控器和主機機按鍵電路與與程序25HYPERLINK\l"_Toc199576112"4.6.5網(wǎng)絡絡協(xié)調器266HYPERLINK\l"_Toc199576113"4.6.6RRFD節(jié)點26HYPERLINK\l"_Toc199576114"4.6.7重要要函數(shù)28HYPERLINK\l"_Toc199576115"4.6.8主程程序28HYPERLINK\l"_Toc199576116"第5章系統(tǒng)調試試30HYPERLINK\l"_Toc199576117"5.1系統(tǒng)開開發(fā)環(huán)境及設設備30HYPERLINK\l"_Toc199576118"5.2調試步驟驟30HYPERLINK\l"_Toc199576119"5.2.1進進入調試300HYPERLINK\l"_Toc199576120"5.2.2窗口口管理30HYPERLINK\l"_Toc199576121"5.2.3查看看源文件語句句31HYPERLINK\l"_Toc199576122"5.2.4查查看變量311HYPERLINK\l"_Toc199576123"5.2.5設設置并監(jiān)控斷斷點32HYPERLINK\l"_Toc199576124"5.2.6在在反匯編模式式中調試322HYPERLINK\l"_Toc199576125"5.2.7監(jiān)監(jiān)控寄存器332HYPERLINK\l"_Toc199576126"5.2.8監(jiān)監(jiān)控存儲器333HYPERLINK\l"_Toc199576127"5.2.9完完整運行程序序33HYPERLINK\l"_Toc199576128"第6章總結344HYPERLINK\l"_Toc199576129"致謝35HYPERLINK\l"_Toc199576130"參考文獻35HYPERLINK\l"_Toc199576131"附錄iCC22430模塊塊原理圖388HYPERLINK\l"_Toc199576132"附錄iiCCC2430的的引腳描述339HYPERLINK\l"_Toc199576134"附錄III液液晶驅動C551程序42HYPERLINK\l"_Toc199576135"附錄IV遙遙控器和主機機按鍵電路與與程序46附錄VHYPERLINK\l"_Toc199576136"重要函數(shù)數(shù)147HYPERLINK\l"_Toc199576137"附錄VI重要要函數(shù)249HYPERLINK\l"_Toc199576138"附錄VII主程程序52HYPERLINK\l"_Toc199576138"附錄VIII118B20通訊程序522PAGE58PAGE59第1章引言1.1ZigBBee概述ZigBee是是一種近距離離、低復雜度度、低功耗、低低數(shù)據(jù)速率、低低成本的雙向向無線通信技技術，主要適適合于自動控控制、傳感、監(jiān)監(jiān)控和遠程控控制等領域，可可以嵌入各種種設備中，同同時支持地理理定位功能。IEEE8802.155.4工作組定義義了一種廉價價的供固定、便便攜或移動設設備使用的極極低復雜度、成成本和功耗的的低速率無線線連接技術。ZigBeee聯(lián)盟在制定ZigBeee標準時，采采用了IEEE8802.155.4作為其物理理層和媒體接接入層規(guī)范。在在其基礎之上上，ZigBeee聯(lián)盟制定了了數(shù)據(jù)鏈路層層（DLL）、網(wǎng)絡層層（NWK）和應用編編程接口（API）規(guī)范，并并負責高層應應用、測試和和市場推廣等等方面的工作作。ZigBee是是一個由可多多到65000個無線數(shù)傳傳模塊組成的的一個無線數(shù)數(shù)傳網(wǎng)絡平臺臺，每一個ZigBee網(wǎng)絡數(shù)傳模模塊在整個網(wǎng)網(wǎng)絡范圍內，它們之間可可以進行相互互通信。每個網(wǎng)絡節(jié)節(jié)點間的距離離可以從標準準的75米，到擴展后的的幾百米，甚至幾公里里；另外整個ZigBee網(wǎng)絡還可以以與現(xiàn)有的其其它的各種網(wǎng)網(wǎng)絡連接。例如，你可以通過過互聯(lián)網(wǎng)在北北京監(jiān)控云南南某地的一個個ZigBee控制網(wǎng)絡。ZigBee網(wǎng)絡主要是是為自動化控控制數(shù)據(jù)傳輸輸而建立，每個ZigBee“基站”卻不到1000元人民幣。每個ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點不不僅本身可以以與監(jiān)控對象象，例如傳感器器連接直接進進行數(shù)據(jù)采集集和監(jiān)控，它還可以自自動中轉別的的網(wǎng)絡節(jié)點傳傳過來的數(shù)據(jù)據(jù)資料；除此之外，每一個ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點（FFD，F(xiàn)ullFuncttionDDevicee）還可在自自己信號覆蓋蓋的范圍內，和多個不承承擔網(wǎng)絡信息息中轉任務的的孤立的子節(jié)節(jié)點（RFD，ReduccedFuunctioonDevvice）無無線連接。1.2國內外外ZigBeee技術的現(xiàn)狀狀及發(fā)展趨勢勢國外ZigBeee技術現(xiàn)狀及及發(fā)展趨勢為了推動ZiggBee技術的發(fā)展展，Chipccon、Ember、Freesscale、Honeyywell、Mistuubishii、Motorrola、Philiips和Samsuung等公司共同同成立了ZigBeee聯(lián)盟(ZigBBeeAllliancce)，包括有許許多IC設計、家家電、通訊設設備、IP服務提供供、玩具等廠廠商相繼加入入，目前該聯(lián)聯(lián)盟已經(jīng)包含含150多家會員。在在ZigBeeeAllliancee的成員中，有有不少是提供供ZigBeee解決方案案的業(yè)者。下下面簡單介紹紹一下著名的的相關產(chǎn)品。TI/CHIPPCON公司司的CC24220：CC24220是ChipcconAss公司推出的的首款符合22.標準的射頻頻收發(fā)器。該該器件包括眾眾多額外功能能，是第一款款適用于ZiigBee產(chǎn)產(chǎn)品的RF器件。它它基于Chiipcon公公司的SmaartRF03技術，以以0.18uumCMOOS工藝制成成，只需極少少外部元器件件，性能穩(wěn)定定且功耗極低低。CC24420的選擇擇性和敏感性性指數(shù)超過了了標準的要求求，可確保短短距離通信的的有效性和可可靠性。利用用此芯片開發(fā)發(fā)的無線通信信設備支持數(shù)數(shù)據(jù)傳輸率高高達250kkbps可以以實現(xiàn)多點對對多點的快速速組網(wǎng)。Freescaale的MC13222x：MC13222x平臺應應用32位ARM7處理理器，數(shù)據(jù)傳傳輸方面可采采用Freeescalee專有的TurrboLinnk模式，使使速率可達22Mbps以以上，且可與與協(xié)議2566kbps速速率的標準模模式相互切換換，把ZiggBee技術術的應用范圍圍擴大到壓縮縮音頻、文件件、內部通信信系統(tǒng)方面的的新領域。同同時，MC11322x功功耗方面的性性能優(yōu)秀。平平臺在運行MMCU時，收收發(fā)電流小于于20mA，非非常適合鈕扣扣電池應用，3.6V~1.8V的運行電壓也使電池壽命較前代產(chǎn)品延長1.5倍。Freescale同時還提供BeeKitWirelessConnectivityToolkit開發(fā)環(huán)境，提供了無線聯(lián)網(wǎng)庫、應用模板、綜合代碼庫，以及友好的用戶界面（GUI），可自動確認設置的參數(shù)，生成向集成開發(fā)環(huán)境（IDE）導入的工作空間文件，實現(xiàn)通過XML的連續(xù)開發(fā)和調試。該開發(fā)環(huán)境可用于各種無線聯(lián)網(wǎng)實施方案的創(chuàng)建、修改和更新。此外，BeeKit還可實現(xiàn)輕松擴展，以支持新的代碼庫和功能。1.2.2國國內ZigBeee技術現(xiàn)狀及及發(fā)展趨勢國內不少人已經(jīng)經(jīng)開始關注Zigbeee這們新技術術，而且也有不不少單位開始始涉足Zigbeee技術的開發(fā)發(fā)工作，然而，由于Zigbeee本身是一種種新的系統(tǒng)集集成技術，應應用軟件的開開發(fā)必須和網(wǎng)網(wǎng)絡傳輸，射射頻技術和底底層軟硬件控控制技術結合合在一起。因因而深入理解解這個來自國國外的新技術術，再組織一個個在這幾個方方面都有豐富富經(jīng)驗的配套套的隊伍，本本身就不是一一件容易的事事情，因而，到目前為止止，國內目zzigbeee產(chǎn)品還是比比較少。赫立訊科技(HHelicoomm)的短程無線線系列模塊IP-Liink12220/21：：IP-Liink1222X系列模塊集集成了符合IEEE8802.155.4標準的射頻頻收發(fā)器(2.4GGHz或915MHHz)和SILICCONLaab的8051微處理器，具有多種天天線連接方式式和通訊距離離的選擇，并且同時支支持赫立訊自自主知識產(chǎn)權權的ZigBeee1.0協(xié)議棧和ZigBeee-ReaadyIPP-Net網(wǎng)絡軟件。IP-Liink1222X系列模塊已已經(jīng)通過了FCC，IEEE8802.155.4和ZCP三重認證。模模塊內嵌的ZigBeee-ReaadyIPP-Net軟件協(xié)議包包含了有創(chuàng)新新意義的、通通過網(wǎng)絡進行行串行通訊的的功能，使RS2322/RS4885數(shù)據(jù)流可以以通過多跳進進行透明傳輸輸，從而提高數(shù)數(shù)據(jù)可靠性和和增大傳輸范范圍。用戶可可根據(jù)模塊開開放的API，對模塊的ADC，GPIO進行個性化化的控制和使使用。此功能能特別適用于于工業(yè)控制以以及傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡。1.3無線傳傳感器網(wǎng)絡無線傳感器網(wǎng)絡絡是由許多獨獨立的無線傳傳感器節(jié)點通通過無線電波波互相通信而而構成的無線線通信網(wǎng)絡。無無線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡在配置上上分為“點到點”和“主從”兩種?！包c到點”配置置是兩個節(jié)點點之間進行連連接和通信。一一臺安裝了無無線節(jié)點的計計算機可以在在無線網(wǎng)絡覆覆蓋范圍內自自由移動并自自動建立點到到點的連接，在在不同節(jié)點之之間直接進行行數(shù)據(jù)傳輸。在“主從”配置置中，所有無無線節(jié)點都與與“訪問節(jié)點”連接，有訪訪問節(jié)點承擔擔無線通信的的管理和與有有線網(wǎng)絡橋連連接的工作。使使用“主從”配置，無線線用戶在訪問問節(jié)點的覆蓋蓋范圍內工作作時，無須再再為尋找其他他節(jié)點耗費電電量，因此節(jié)節(jié)約了能源。“主從”配置是最理理想的低耗電電網(wǎng)絡配置方方式?；谒{牙技術的的傳感器網(wǎng)絡絡藍牙技術主要面面向網(wǎng)絡中各各類數(shù)據(jù)及語語音設備（如如PC撥號網(wǎng)絡、筆筆記本電腦、打印機機、數(shù)碼相機機、移動電話話和高品質耳耳機等），通通過無線方式式將它們連成成一個微微網(wǎng)網(wǎng)(Picoonet)，多個微微微網(wǎng)之間也可可以互連形成成分布式網(wǎng)絡絡(Scattterneet)，從而方便便、快速地實實現(xiàn)各類設備備之間的通信信。它是實現(xiàn)現(xiàn)語音和數(shù)據(jù)無線傳輸輸?shù)拈_放性規(guī)規(guī)范,是一種低成成本、短距離離的無線連接接技術。其無無線收發(fā)器是很小的的一塊芯片，大大約有9mm×99mm，可方便地地嵌入到便攜攜式設備中，從從而增加設備備的通信選擇擇性。藍牙技術實現(xiàn)了了設備的無連連接工作，提提供了接入數(shù)數(shù)據(jù)網(wǎng)的功能能，并且具有有外圍設備接接口，可以組組成一個特定定的小網(wǎng)。藍藍牙技術的特特點包括：采采用跳頻技術術，抗信號衰落落；采用快跳跳頻和短分組組技術，減少少同頻干擾，保保證傳輸?shù)目煽煽啃?；采用前向糾錯(FEC)編碼技術，減減少遠距離傳傳輸時的隨機機噪聲影響；；使用2.4GHHz的ISM頻段，無需需申請許可證證；采用FM調制方式，降降低設備的復復雜性。該技技術的傳輸速速率設計為1MHz，以時分方方式進行全雙雙工通信，其其基帶協(xié)議是是電路交換和和分組交換的的組合。一個個跳頻頻率發(fā)發(fā)送一個同步步分組，每個個分組占用一一個時隙，也也可擴展到5個時隙。藍藍牙技術支持持一個異步數(shù)數(shù)據(jù)通道，或或3個并發(fā)的同同步話音通道，或一個個同時傳送異異步數(shù)據(jù)和同同步話音的通通道。每一個個話音通道支支持64kbpps的同步話音音；異步通道道支持最大速速率721kbbps、反向應答答速率為57.6kkbps的非對稱連連接，或者是是432.66kbps的對稱連接接。ZigBee與與藍牙的比較較（1）系統(tǒng)復雜雜性ZigBee的的系統(tǒng)復雜性性要遠小于藍藍牙的系統(tǒng)復復雜性。ZigBeee協(xié)議棧簡單單，實現(xiàn)相對對容易，需要要的系統(tǒng)資源源也較少，據(jù)據(jù)估計運行ZigBeee需要系統(tǒng)資資源約28Kb；藍牙協(xié)議議棧相對復雜雜，它需要系系統(tǒng)資源約為為250Kb。ZigBeee定義了兩種種類型的設備備：全功能設設備FFD和簡化功能能設備RFD。網(wǎng)絡為主主從結構，一一個網(wǎng)絡有一一個網(wǎng)絡協(xié)調調者(Coorrdinattor)和最多可達65535個從屬設備備。網(wǎng)絡協(xié)調調者必須是FFD，它負責管管理和維護網(wǎng)網(wǎng)絡，包括路路由、安全性性、節(jié)點的附附著與離開等等。一個網(wǎng)絡絡只需要一個個網(wǎng)絡協(xié)調者者，其他終端端設備可以是是RFD，也可以是FFD。RFD的價格要比FFD便宜得多，其其占用系統(tǒng)資資源僅約為4Kb，因此網(wǎng)絡絡的整體成本本比較低。從從這一點來說說，ZigBeee非常適合有有大量終端設設備的網(wǎng)絡，如如傳感網(wǎng)絡、樓樓宇自動化等等。（2）功耗ZigBee的的MAC信道接入機機制有兩種：：無信標（Beacoon）模式和有有信標模式。無信標模式就是是標準的ALOHAACSMA--CA的信道接入入機制，終端端節(jié)點只在有有數(shù)據(jù)要收發(fā)發(fā)的時候才和和網(wǎng)絡會話，其其余時間都處處于休眠模式式，這樣低平平均功耗非常常低。有信標標模式下，終終端設備可以以只在信標被被廣播時醒來來，并偵聽地地址，如果沒沒有偵聽到自自己的地址，則則又轉入休眠眠狀態(tài)。信標標對簇形網(wǎng)絡絡和網(wǎng)狀網(wǎng)的的節(jié)點同步尤尤為重要，節(jié)節(jié)點不用長時時間偵聽信道道而消耗能量量。網(wǎng)絡拓撲撲結構對功率率節(jié)省也有很很重要的關系系。星形和簇簇形網(wǎng)絡結構構比網(wǎng)狀網(wǎng)結結構更有利于于功率節(jié)省。因因為前者的終終端節(jié)點不充充當路由器的的功能，只收收發(fā)自己的數(shù)數(shù)據(jù)，這樣可可以更節(jié)省更更多功率。藍牙主要采用兩兩種方式來控控制功率：自自適應發(fā)射功功率和調整基基帶鏈接模式式。在自適應發(fā)射功功率控制方式式中，當從屬屬設備檢測到到接收信號強強度指示值小小于最低閾值值時，從屬設設備可以請求求主控設備增增大的發(fā)射功功率，反之，當RSSI大于某個規(guī)定的閾值時，從屬設備也可以請求主控設備降低發(fā)射功率。藍牙基帶有四種鏈接模式：活躍（Active）、呼吸（Sniff）、保持（Hold）和休眠（Park）。通過調節(jié)基帶鏈接模式，也可以實現(xiàn)節(jié)約功率的目的。活躍、呼吸、保持、休眠這四個狀態(tài)消耗的平均功率依次減小，但設備響應時間也依次增加通過從技術和應應用兩方面的的分析與比較較，可以看出出：ZigBeee非常適合于于低功耗、低低數(shù)據(jù)速率的的監(jiān)視、傳感感網(wǎng)絡。藍牙牙則適合于較較高數(shù)據(jù)數(shù)率率的應用，如如語音和數(shù)據(jù)據(jù)傳輸。兩者者之間同時又又存在著競爭爭，比如，在在計算機外設設、互動玩具具、家庭自動動化和工業(yè)自自動化等應用用領域及在未未來的穿戴網(wǎng)網(wǎng)絡中ZigBeee技術有較強的競爭爭力。第2章ZigBBee無線傳感器器系統(tǒng)總體設設計2.1系統(tǒng)設計計總體方案ZigBee無無線傳感器系系統(tǒng)的功能單單元結構如圖圖3-1所示。以ZigBeee為基礎構建建的網(wǎng)絡有著著更大的網(wǎng)絡絡容量，可以以管理更多個個網(wǎng)絡終端。其其中感測單元元包括溫度傳傳感器與A/D轉換器器，用于感知知和采集信息息，并將其轉轉換為數(shù)字信信號。由處理理單元包括嵌嵌入式微處理理器、存儲器器及CC24330芯片，將數(shù)數(shù)據(jù)轉換為射射頻信號來進進行信號的收收發(fā)。圖3-1ZiggBee無線傳感器器系統(tǒng)設計方方案本方案設計一個個ZigBeee星型網(wǎng)絡絡，由一個網(wǎng)網(wǎng)絡協(xié)調者和和若干個網(wǎng)絡絡終端節(jié)點構構成。網(wǎng)絡協(xié)協(xié)調者負責網(wǎng)網(wǎng)絡的管理工工作，而終端端節(jié)點一方面面采集模擬數(shù)數(shù)據(jù)，同時把把這些模擬數(shù)數(shù)據(jù)通過無線線網(wǎng)絡發(fā)送給給協(xié)調者。圖圖3-2大致描述了了本方案的實實現(xiàn)效果：在在PAN協(xié)調者者的無線覆蓋蓋范圍之內，布布置若干(小于255))個網(wǎng)絡終端端節(jié)點，實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)絡的管理理和相互通信信。2.2系統(tǒng)網(wǎng)絡絡設計方案圖3-2ZiggBee無線傳感器器網(wǎng)絡結構中央控制中心通通過網(wǎng)絡與多多個匯節(jié)點連連接，匯節(jié)點點和傳感器節(jié)節(jié)點之間通過過ZigBeee技術實現(xiàn)無無線的信息交交換，帶有射射頻收發(fā)器的的無線傳感器器節(jié)點負責對對數(shù)據(jù)的感知知和處理并傳傳送給匯節(jié)點點；控制中心心通過網(wǎng)絡獲獲取采集到的的相關信息，實實現(xiàn)對現(xiàn)場的的有效控制和和管理。分布布在傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡中的匯節(jié)節(jié)點主要用于于接收傳感器器節(jié)點的數(shù)據(jù)據(jù)上報，并將將其進行融合合處理，傳給給無線通信數(shù)數(shù)據(jù)傳輸模塊塊，通過網(wǎng)絡絡傳遞給中央央信息控制中中心。ZigBeee模塊與MCU之間的連接接是通過異步步串行口實現(xiàn)現(xiàn)的，它們之之間的通信速速度為38.4kB／s，MCU控制通信模模塊完成匯節(jié)節(jié)點和中央控控制中心的通通信，由于傳傳感器網(wǎng)絡中中分布著多個個匯節(jié)點，因因此16位MCU要利用軟件件中斷實現(xiàn)對對不同ID匯節(jié)點上傳傳數(shù)據(jù)輪詢掃掃描，使匯節(jié)節(jié)點的數(shù)據(jù)可可以有序、完完整地通過MCU處理后傳出出。匯節(jié)點在在此傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡中充當?shù)牡氖莻鞲衅鞴?jié)節(jié)點和網(wǎng)絡之之間的關。第3章硬件電電路的設計3.1芯片CCC2430簡介CC430是一一顆真正的系系統(tǒng)芯片（SOC）CMOS解決決方案，這種種方案能夠提提高性能并滿滿足ZigBBee為基礎礎的2.4GGHzISSM波段應用用對低成本、低低功耗的要求求。它包括了了一個高性能能的2.4GGHzDSSSS(直接序列)射頻收發(fā)器器核心和一顆顆工業(yè)級小巧巧高效的8051控制器。CC2430芯芯片延用了以以往CC24420芯片的的架構，在單單個芯片上整整合了ZiggBee射頻頻(RF)前端、內內存和微控制制器。它使用用1個8位MCU（8051），具有1288KB可編程程閃存和8KKB的RAM，還包包含模擬數(shù)字字轉換器(ADC)、幾幾個定時器（Timer）、AES1228協(xié)同處理理器、看門狗狗定時器（Watchhdogttimer）、32kHzz晶振的休眠眠模式定時器器、上電復位位電路(PowerrOnRReset))、掉電檢測測電路(Brownnoutdetecction))，以及21個可編程程I/O引腳。CC22430芯片片采用0.118μmCMOSS工藝生產(chǎn)；；在接收和發(fā)發(fā)射模式下，電電流損耗分別別低于27mmA或25mA。CC24330的休眠模模式和轉換到到主動模式的的超短時間的的特性，特別別適合那些要要求電池壽命命非常長的應應用。CC2430電電路原理圖詳詳見附錄I所示圖3-1CCC2430ZigBeee芯片3.1.1CCC24300的功能特性性（1）高性能和和低功耗的88051微控控制器核。（2）集成符合合標準的2..4GHz的的RF無線電收收發(fā)機。（3）優(yōu)良的無無線接收靈敏敏度和強大的的抗干擾性。（4）在休眠模模式時僅0..9μA的流耗，外外部的中斷或或RTC能喚醒醒系統(tǒng);在待機模式式時少于0..6μA的流耗，外外部的中斷能能喚醒系統(tǒng)。（5）硬件支持持CSMA//CA功能。（6）較寬的電電壓范圍（22.0～3.6V）。（7）數(shù)字化的的RSSI//LQI支持持和強大的DDMA功能。（8）具有電池池監(jiān)測和溫度度感測功能。（9）集成了114位模數(shù)轉轉換的ADCC。（10）集成AAES安全協(xié)協(xié)處理器。（11）帶有有2個強大的支支持幾組協(xié)議議的USARRT，以及1個符合規(guī)范范的MAC計時器器，1個常規(guī)的166位計時器和和2個8位計時器。（12）強大和和靈活的開發(fā)發(fā)工具。3.1.2CCC24300的引腳及分分布描述CC2430芯芯片采用7mmm×7mmQLLP封裝，共共有48個引腳。全全部引腳可分分為I/O端口線線引腳、電源源線引腳和控控制線引腳三三類。(1)I/O端端口線引腳功功能CC2430有有21個可編程程的I/O口引腳腳，P0、P1口是完全全的8位口，P2口只有5個可使用的的位。通過軟軟件設定一組組SFR寄存器器的位和字節(jié)節(jié)，可使這些些引腳作為通通常的I/OO口或作為連連接ADC、計時時器或USAART部件的的外圍設備II/O口使用用。I/O口有下面面的關鍵特性性：可設置為通常的的I/O口，也也可設置為外外圍I/O口使用用。在輸入時時有上拉和下下拉能力。全全部21個數(shù)字I/OO口引腳都具具有響應外部部的中斷能力力。如果需要要外部設備，可可對I/O口引腳腳產(chǎn)生中斷，同同時外部的中中斷事件也能能被用來喚醒醒休眠模式。(2）電源線引引腳功能：為芯片各個部分分電路、模塊塊提供電壓。(3）控制線引引腳功能：提供電阻、正負負射頻信號、為為晶振提供信信號。CC2430引引腳描述詳見見附錄II所示圖3-2CC22430芯片片引腳3.2硬件應用用電路設計電路使用一個非非平衡天線,,連接非平衡衡變壓器可使使天線性能更更好。電路中中的非平衡變變壓器由電容容C341和電電感L341、L321、L331以及及一個PCBB微波傳輸線線組成，整個個結構滿足RRF輸入/輸出匹配電電阻(50Ω)的要求。內內部T/R交換電電路完成LNNA和PA之間的交交換。R2221和R261為偏偏置電阻，電電阻R2211主要用來為為32MHzz的晶振提供供一個合適的的工作電流。用用1個32MHzz的石英諧振振器（XTAAL1）和2個電容（C1191和C211）構構成一個322MHz的晶晶振電路。用用1個32.7668kHz的的石英諧振器器（XTALL2）和2個電容（C4441和C431）構構成一個322.768kkHz的晶振振電路。電壓壓調節(jié)器為所所有要求1..8V電壓的的引腳和內部部電源供電，C241和C421電容是去耦合電容,用來電源濾波,以提高芯片工作的穩(wěn)定性。CC2430模塊原理圖詳見附錄I圖3-3硬件應應用電路3.3網(wǎng)絡協(xié)調調器電路無線網(wǎng)絡報警系系統(tǒng)網(wǎng)絡協(xié)調調器電路需要要顯示當前環(huán)環(huán)境的狀態(tài)，所所以網(wǎng)絡協(xié)調調器由CC22430、串串口部分、按按鍵和液晶組組成。電路框框圖如圖5-4所示。圖3-4網(wǎng)絡絡協(xié)調器電路路框圖3.4RFD節(jié)節(jié)點電路該節(jié)點可以檢測測自己所處環(huán)環(huán)境的溫度，并并可以掃描按按鍵值，然后后發(fā)送給主機機。同時增加加了串口的擴擴展接口，若若外接一個RRS-2322模塊，就可可以把數(shù)據(jù)上上傳到計算機機上了。圖3-5節(jié)點電電路原理框圖圖3.5溫度傳感感器的構建3.5.1DSS1820的特性獨特的單線接口口僅需一個端端口引腳進行行通訊;簡單的多點點分布應用;無需外部器器件;可通過數(shù)據(jù)據(jù)線供電;零待機功耗;測溫范圍-55~++125℃，以0.5℃遞增。華氏氏器件-67~++2570FF，以0.900F遞增,溫度以9位數(shù)字量讀讀出;溫度數(shù)字量量轉換時200ms（典型值);用戶可定義義的非易失性性溫度報警設設置;報警搜索命命令識別并標標志超過程序序限定溫度（溫溫度報警條件件）的器件;應用包括溫溫度控制、工工業(yè)系統(tǒng)消費費品、溫度計計或任何熱感感測系統(tǒng).圖3-6DSS1820方框圖圖3-7DSS1820封裝DS1820引引腳及功能：：NC：空GND：地；DQ：數(shù)據(jù)輸入入／輸出腳（單單線接口，可可作寄生供電電）；VDD：電源電電壓。3.5.2DSS1820的工作原理理DS1820測溫原理：用一個個高溫度系數(shù)數(shù)的振蕩器確確定一個門周周期，內部計計數(shù)器在這個個門周期內對對一個低溫度度系數(shù)的振蕩蕩器的脈沖進進行計數(shù)來得得到溫度值。計計數(shù)器被預置置到對應于-55℃的一個值。如如果計數(shù)器在在門周期結束束前到達0，則溫度寄寄存器（同樣樣被預置到-55℃）的值增加加，表明所測測溫度大于-55℃。同時，計計數(shù)器被復位位到一個值，這這個值由斜坡坡式累加器電電路確定，斜斜坡式累加器器電路用來補補償感溫振蕩蕩器的拋物線線特性。然后后計數(shù)器又開開始計數(shù)直到到0，如果門周周期仍未結束束，將重復這這一過程。斜坡式累加器用用來補償感溫溫振蕩器的非非線性，以期期在測溫時獲獲得比較高的的分辨力。這這是通過改變變計數(shù)器對溫溫度每增加一一度所需計數(shù)數(shù)的的值來實實現(xiàn)的。因此此，要想獲得得所需的分辨辨力，必須同同時知道在給給定溫度下計計數(shù)器的值和和每一度的計計數(shù)值。DS1820內部對此計計算的結果可可提供0.5℃的分辨力。溫溫度以16biit帶符號位擴擴展的二進制制補碼形式讀讀出，表1給出了溫度度值和輸出數(shù)數(shù)據(jù)的關系。數(shù)數(shù)據(jù)通過單線線接口以串行行方式傳輸。DS18220測溫范圍-55℃~+1255℃，以0.5℃遞增。如用用于華氏溫度度，必須要用用一個轉換因因子查找表。注意DS18820內溫度表示示值為1/2℃LSB，如下所示9bitt格式：3.5.3溫度度檢測系統(tǒng)原原理及程序流流程圖溫度檢測系統(tǒng)采采用寄生電源源供電方式。為為保證在有效效的DS18220時鐘周期內內，提供足夠夠的電流，我我們用一個MOSFEET管和89C51的一個I/O口（P1.0）來完成對DS18220總線的上拉拉。當DS18220處于寫存儲儲器操作和溫溫度A/D變換操作時時，總線上必必須有強的上上拉，上拉開開啟時間最大大為10μs。采用寄生生電源供電方方式時VDD必須接地。由由于單線制只只有一根線，因因此發(fā)送接收收口必須是三三態(tài)的，為了了操作方便我我們用89C51的P1.1口作發(fā)送口Tx,P11.2口作接收口Rx。通過試驗驗我們發(fā)現(xiàn)此此種方法可掛掛接DS18220數(shù)十片，距距離可達到50米，而用一一個口時僅能能掛接10片DS18220，距離僅為20米。同時由由于讀寫在操操作上是分開開的故不存在在信號競爭問問題。無論是單點還是是多點溫度檢檢測，在系統(tǒng)統(tǒng)安裝及工作作之前，應將將主機逐個與與DS18220掛接，讀出出其序列號。其其工作過程為為：主機Tx發(fā)一個脈沖沖，待“0”電平大于480μs后，復位DS18220，待DS18220所發(fā)響應脈脈沖由主機Rx接收后，主主機Tx再發(fā)讀ROM命令代碼33H（低位在前前），然后發(fā)發(fā)一個脈沖（15μs）并接著讀讀取DS18220序列號的一一位。用同樣樣方法讀取序序列號的56位。對于圖3-8系統(tǒng)的DS18220操作的總體體流程圖如圖圖3-9所示。它分分三步完成：：①系統(tǒng)通過反反復操作，搜搜索DS18220序列號；②啟動所有在在線DS18220做溫度A/D變換；③逐個讀出在在線DS18220變換后的溫溫度數(shù)據(jù)。主主機啟動溫度度變換并讀取取溫度值的詳詳細流程圖如如圖3-10所示；主機機寫入存儲器器數(shù)據(jù)詳細流流程圖如3-11所示。圖4-8寄生生電源供電的的DS18220溫度檢測系系統(tǒng)DS1820的的通信程序詳詳見附錄VIIII圖3-9對DS11820操作的總體體流程圖圖3-10主機啟動溫溫度變換并讀讀溫度值圖3-11主機寫入數(shù)數(shù)據(jù)流程圖第4章ZiggBee無線傳感器器系統(tǒng)軟件的的設計4.1系統(tǒng)程程序設計系統(tǒng)初始化主要要包括節(jié)點定定義和各參數(shù)數(shù)初始化。ZZigBeee包含全功能能設備FFDD和精簡功能能設備RFDD。程序根據(jù)據(jù)應用要求定定義節(jié)點是FFFD還是RFD，從而而確定節(jié)點性性質。參數(shù)初初始化主要包包括I/O接口和和外設的初始始化，定義系系統(tǒng)的時鐘信信號、工作頻頻率、電源管管理方式及ZZigBeee網(wǎng)絡層和MAAC層的參數(shù)數(shù)，如網(wǎng)絡地地址、節(jié)點所所屬接口、集集群等。主程程序主要包括括信號的采集集、計算處理理、數(shù)據(jù)收發(fā)發(fā)以及組網(wǎng)功功能，可充分分利用CC22430豐富的中斷斷資源對各種種類型的事件件進行排序和和處理。開始開始定義節(jié)點屬性定義始終定義節(jié)點頻率定義電源模式I/O初始化外設初始化定義網(wǎng)絡地址和參數(shù)定義節(jié)點屬性、接口通道選擇、開終端建立配置文件可運行主程序？進入主程序YN圖4-1系統(tǒng)初初始化圖4-2系統(tǒng)統(tǒng)主程序4.2協(xié)議棧棧協(xié)議棧是使用CC語言編寫的的，協(xié)議棧使使用閃存程序序存儲器來存存儲可配置的的MAC地址、網(wǎng)網(wǎng)絡表和綁定定表。用戶應用程序ZigBee設設備對象應用層應用支持子層網(wǎng)絡層MAC層物理層圖4-3協(xié)議議棧構架協(xié)議棧根據(jù)ZiigBee規(guī)規(guī)范的定義將將其邏輯分為為多個層。實實現(xiàn)每個層的的代碼位于一一個獨立的源源文件中，而而服務和應用用程序接口((API)則在在頭文件中定定義。要實現(xiàn)現(xiàn)抽象性和模模塊性，頂層層總是通過定定義完善的AAPI和緊接接著的下一層層進行交互,,該層的C頭文件定義義該層所支持持的所有APPI。應用程序總是與與應用層(APL)和應應用支持子層層(APS)接口口,APL模塊塊提供高級協(xié)協(xié)議棧管理功功能，用戶應應用程序使用用此模塊來管管理協(xié)議棧功功能。APSS層主要提供供ZigBeee端點接口口。應用程序序將使用該層層打開或關閉閉一個或多個個端點并且獲獲取或發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)。它還為為鍵值對(KVP)和報報文(MSG)數(shù)據(jù)據(jù)傳輸提供了了原語。當首首次對協(xié)調器器編程時綁定定表為空，主主應用程序必必須調用正確確的綁定APPI來創(chuàng)建新新的綁定項。APS還有一個間接發(fā)送緩沖器RAM，用來存儲間接幀，直到目標接收者請求這些幀為止。MAC_MAX_DATA_REQ_PERIOD編譯時間選項定義了確切的請求時間。節(jié)點請求數(shù)據(jù)時間越長，數(shù)據(jù)包需要保存在間接發(fā)送緩沖器里的時間也越長，數(shù)據(jù)請求時間越長需要的間接緩沖空間越大。網(wǎng)絡層(NWK)負責建立和維護網(wǎng)絡連接，它獨立處理傳入數(shù)據(jù)請求、關聯(lián)、解除關聯(lián)和孤立通知請求。ZigBee設備對象(ZDO)負責接收和處理遠程設備的不同請求。介質訪問控制(MAC)層實現(xiàn)了IEEE規(guī)范所要求的功能，并負責同物理(PHY)層進行交互。4.3網(wǎng)絡節(jié)節(jié)點的軟件設設計網(wǎng)絡節(jié)點主要負負責采集傳感感器數(shù)據(jù)并將將這些數(shù)據(jù)傳傳送給協(xié)調器器(控制器)，同時接收收來自協(xié)調器器(控制器)的數(shù)據(jù)并根根據(jù)這些數(shù)據(jù)據(jù)進行相關操操作。網(wǎng)絡節(jié)節(jié)點上電后掃掃描所有可用用信道來找到到臨近協(xié)調器器，申請加入入此網(wǎng)絡。由由于采用電池池供電方式，必必須要保證終終端節(jié)點的低低功耗，設計計中采用定時時喚醒的方式式連接協(xié)調器器，接收或發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)。其其它時間則轉轉入休眠模式式，節(jié)點功耗耗降到最低。圖4-4網(wǎng)絡絡節(jié)點軟件流流程4.4控制器器的軟件設計計作為網(wǎng)絡中的協(xié)協(xié)調器，按功功能可分為兩兩個部分:網(wǎng)絡創(chuàng)建與與管理功能；；數(shù)據(jù)傳輸功功能。網(wǎng)絡創(chuàng)創(chuàng)建與管理功功能主要是負負責組建ZiigBee網(wǎng)網(wǎng)絡，分配網(wǎng)網(wǎng)絡地址及維維護綁定表。協(xié)協(xié)調器通過掃掃描一個空信信道來創(chuàng)建一一個新網(wǎng)絡，維維護一個目前前連接設備的的列表，支持持獨立掃描程程序來確保以以前的連接設設備能夠重新新加入網(wǎng)絡。數(shù)數(shù)據(jù)傳輸功能能主要是充當當ZigBeee網(wǎng)絡與RS4485總線之之間的網(wǎng)關，將將兩個使用不不同協(xié)議的網(wǎng)網(wǎng)絡連接在一一起，對兩個個網(wǎng)絡中的使使用不同傳輸輸協(xié)議的數(shù)據(jù)據(jù)進行互相的的轉換。圖4-5控制制器軟件流程程圖4.5串口通信信4.5.1信道道選擇IEEE為2..4GHz頻頻段分配了116個信道，從從2405MMHz到2480MMHz，每5MHzz有一個信道道，提供2550kb/ss的傳輸速率率。信道頻率率的計算公式式為（4-1）為減少成本,系系統(tǒng)僅使用一一個信道來創(chuàng)創(chuàng)建多條虛擬擬鏈路。為避避免k=188時(2440MMHz)與藍藍牙的24337MHz頻頻率在傳輸數(shù)數(shù)據(jù)時發(fā)生沖沖突,取k=20((2450MMHz)。4.5.2幀格格式系統(tǒng)通信采用了了IEEE可變變幀長的幀格格式，如表11所示。同步步頭(SHR)包含含前導序列和和SFD。幀控控制字段(FCF)、數(shù)數(shù)據(jù)序列號、地地址信息、MMAC有效載載荷與幀檢測測序列(FCS)一起起構成了MAAC協(xié)議數(shù)據(jù)據(jù)單元(MPDU))。前導序列被定義義為4Bytte的0X00，SFD為1Bytee，設為0XAA7。在接收收模式時，同同步頭用于同同步和頻偏校校正。長度字字段定義了MMPDU中的的字節(jié)數(shù)，在在發(fā)送模式中中被用于下溢溢探測。0～20Bytte的地址信信息用以標志志各個節(jié)點。幀幀有效載荷長長度可變。FFCS中第一一個字節(jié)為88bit接收收信號強度指指標(RSSI))值，最后一一個字節(jié)包含含接收到的長長度字段和MMPDU最前前面8個符號的平平均相關值。這這個相關值可可被作為計算算鏈路質量指指示(LQI)的要要素。表4-1幀格格式前導序列幀開始分隔符幀長度幀控制序列號地址信息有效載荷幀檢測序列4Byte1Byte1Byte2Byte1Byte10~20BByteNByte2ByteSHRPHRMPDUMHRMA載荷MFR4.5.3控制制字CC2430包包括了較多的的自定義SFFR寄存器，如如何使用好這這些SFR寄存器器較為關鍵。在在對USARRT的控制操操作中，CCC2430內內部集成的UUSART的的控制寄存器器和狀態(tài)寄存存器分別是UUxUCR和和UxCSRR(其中x可取值為0和1,表示CC24430集成的的兩USARRT中的一個個)。UxCSRR狀態(tài)字格式式和UxUCCR控制字格格式如表1所示。用這這兩個寄存器器可完成USSART的基基本設置，如如:SETU0CCSR.MOODE；選擇擇USARTT0為UART模式式SETU0CCSR.REE；允許USAART0接收收數(shù)據(jù)MOVU0UUCR，#1FH；設設置UARTT的幀格式。此此格式為奇偶偶校驗有效，一一幀為9位，第9位為偶校驗驗，停止位為為高電平，且且接收器校驗驗兩位停止位位，開始位為為高電平。CC2430串串口波特率的的設置與一般般8051不同同，因為其內內部集成了一一個波特率發(fā)發(fā)生器，因此此，不需要使使用定時器而而只需設置相相關的SFRR寄存器UxBBAUD.BBAUD_MM[7:0]]和UxGCRR.BAUDD[4:0]],便可得到到系統(tǒng)要求的的波特率，其其關系式如下下:（4-2）其中，F(xiàn)為系統(tǒng)統(tǒng)時鐘頻率。若若F為32MHzz，執(zhí)行下列列語句，得到到9600bb/s的串口口波特率:MOVU0GGCR，#08HMOVU0BBAUD，#3BH；設設置波特率為為9600bb/s實際上對USAART的操作作還包含對其其所連接的II/O口的設設置。設置II/O應與硬硬件密切結合合，如:MOVP1SSEL，#30H；選選擇P1.55，P1.4為外外部功能口MOVP1DDIR，#20H；選選擇P1.55為輸出口，PP1.4為輸輸入口CLRRP1FGGCLRP1FFG；清空P1口的中斷斷標志MOVP2SSEL，#00H；設設置USARRT0為優(yōu)4.6各功能能部件的程序序流程及程序序4.6.1格式式化星狀網(wǎng)絡絡在ZigBeee協(xié)議棧里，只只需要進行相相關網(wǎng)絡參數(shù)數(shù)的定義，然然后再調用函函數(shù)aplFFormNeetworkk(),即可以建一一個新的網(wǎng)絡絡。所示如下下：#defineeLRWPPAN_DEEFAULTT_STARRT_CHAANNEL11//定義頻號#defineeLRWPPAN_DEEFAULTT_PANIID0x11347//定義網(wǎng)絡號號若要把設備初始始化為網(wǎng)絡協(xié)協(xié)調器，那么么首先網(wǎng)絡管管理層請求MAC層執(zhí)行一個個能量檢測掃掃描，然后在在所反應的信信道上執(zhí)行主主動掃描。在在主機掃描完完成以后，網(wǎng)網(wǎng)絡管理層從從MAC層接收收到返回信號號后，選擇一一個合適的信信道。若應用用層已經(jīng)確定定了PANID不會與與所選擇的現(xiàn)現(xiàn)有網(wǎng)絡PAANID參參數(shù)產(chǎn)生沖突突。若存在沖沖突，那么，若若有可能則從從給定的信道道中選擇另外外一個信道，在在這個信道中中。所給定的的個域網(wǎng)絡標標識符PANNID不與與信道中的其其他網(wǎng)絡沖突突；若選取不不到合適的相相信到，則網(wǎng)網(wǎng)絡層就會返返回建立失敗敗信息。一旦合適的信道道和個域網(wǎng)標標識符PANNID確定定后，網(wǎng)絡管管理實體將選選擇0x00000作為16位的短MACC地址，并告告知MAC層。4.6.2加入入和開始ZigBeee網(wǎng)絡當一個RFD節(jié)節(jié)點初始化完完成之后，如如果此時在其其高頻覆蓋范范圍內有一個個網(wǎng)絡協(xié)調器器處于正常工工作狀態(tài)，而而RFD節(jié)點又與該該網(wǎng)絡協(xié)調器器同頻時，可可以調用applJoinnNetwoork()函數(shù)加入當當前的網(wǎng)絡協(xié)協(xié)調器。首先RFD節(jié)點點上電后掃描描網(wǎng)絡中是否否有網(wǎng)絡協(xié)調調器存在。若若此時主機存存在，主機就就會自動應答答RFD節(jié)點，當當RFD節(jié)點收收到主機的3次應答信號號后，RFDD節(jié)點就向網(wǎng)網(wǎng)絡協(xié)調器發(fā)發(fā)送自己的64位物理地址址。之后網(wǎng)絡絡協(xié)調器收到到RFD發(fā)送上上來的64位物理地址址后，根據(jù)加加入的點后給給RFD節(jié)點分分配16位的短網(wǎng)絡絡地址。此時時RFD節(jié)點加加入網(wǎng)絡成功功。4.6.3液晶晶驅動C51程序在進行主程序之之前，要先了了解系統(tǒng)中的的液晶擴展的的地板的液晶晶驅動程序。液液晶只需要用用SPI方式直直接寫入就行行了，程序見見附錄III。4.6.4遙控控器和主機按按鍵電路與程程序按鍵采用ADCC采樣和直接接讀點評兩種種方式，直接接采集可以掛掛到中斷I\O口。通過幾個電阻分分壓，可以判判斷按鍵值。halAdcSampleSingle(ADC_REF_AVDD，ADC_INPUT_JOYSTICK)為ADC采樣函數(shù)。程序見附錄IV。4.6.5網(wǎng)絡絡協(xié)調器在網(wǎng)絡協(xié)調器中中首先初始化化CC2430和液晶，然然后程序開始始初始化協(xié)議議棧并打開中中斷。之后程程序開始格式式化一個網(wǎng)絡絡，若網(wǎng)絡格格式化成功，可可以在液晶上上或是通過串串口看到格式式化網(wǎng)絡的信信息。初始化建立一個新的網(wǎng)絡顯示網(wǎng)絡的ID號，頻道號等進入無線監(jiān)控狀態(tài)空中有無線信號？顯示溫度值和按鍵提示初始化建立一個新的網(wǎng)絡顯示網(wǎng)絡的ID號，頻道號等進入無線監(jiān)控狀態(tài)空中有無線信號？顯示溫度值和按鍵提示無信號有節(jié)點申請加入網(wǎng)絡網(wǎng)絡中節(jié)點溫度和按鍵信號給該節(jié)點分配網(wǎng)絡號4.6.6RRFD節(jié)點對于一個RFDD，只能加入入一個網(wǎng)絡，因因此，只有沒沒有加入過網(wǎng)網(wǎng)絡的才能進進行網(wǎng)絡加入入。在這些設設備中，有些些是曾經(jīng)加入入過網(wǎng)絡，但但是卻與它的的父節(jié)點喪失失聯(lián)系，這樣樣的被稱為孤孤兒節(jié)點。在在它的相鄰表表中存有元父父節(jié)點的信息息，于是它可可以直接給原原父節(jié)點發(fā)送送加入網(wǎng)絡的的請求信息。如如果父節(jié)點有有能力同意它它加入，于是是直接告知它它的以前被分分配的網(wǎng)絡地地址，它便入入網(wǎng)成功；如如果此時他原原來的父節(jié)點點的網(wǎng)絡中，子子節(jié)點數(shù)已達達最大值，父父節(jié)點便無法法批準它加入入，它只能以以新節(jié)點身份份重新尋找并并加入網(wǎng)絡。對對于新節(jié)點來來說，它首先先會掃描周圍圍它可找到的的網(wǎng)絡，尋找找有能批準自自己加入網(wǎng)絡絡的父節(jié)點，并并把可以找到到的所有父節(jié)節(jié)點的資料存存入自己的相相鄰表。存入入相鄰表的父父節(jié)點的資料料包括ZiggBee協(xié)議議的版本、堆堆棧的規(guī)范、PANID和可以加入的信息。在相鄰表中所有的父節(jié)點中選擇一個深度最小的，并對其發(fā)出請求信息，如果出現(xiàn)相同最小深度的兩個以上的父節(jié)點信息，那么隨機選取一個發(fā)送請求。如果相鄰表中沒有合適的父節(jié)點信息，那么表示入網(wǎng)失敗，終止過程。如果發(fā)出的請求被批準，那么父節(jié)點同時會分配給它一個16位的網(wǎng)絡地址，此時入網(wǎng)成功，子節(jié)點可以開始通信。如果請求失敗，那么重新查找相鄰表，繼續(xù)發(fā)送請求信息，直到加入網(wǎng)絡或者相鄰表中沒有了合適的父節(jié)點。圖4-9RFFD節(jié)點流程程圖4.6.7重要要函數(shù)（1）此函數(shù)為為RFD節(jié)點采采集溫度值和和按鍵掃描值值，并把數(shù)據(jù)據(jù)發(fā)送給網(wǎng)絡絡協(xié)調器。RFD節(jié)點每隔一一段時間采集集一次溫度值值和掃描一次次按鍵值，然然后把數(shù)據(jù)發(fā)發(fā)送給網(wǎng)絡協(xié)協(xié)調器，并開開始接手應答答。若發(fā)送成成功，RFDD節(jié)點回到空空閑狀態(tài)；若若發(fā)送不成功功，RFD節(jié)點滿滿上重新采集集一次數(shù)據(jù)再再發(fā)送給主機機，知道發(fā)送送成功。平時時節(jié)點大多處處在空閑狀態(tài)態(tài)。程序調用apllSendMMSG（）函數(shù)發(fā)送送數(shù)據(jù)，這里里的發(fā)送地址址為網(wǎng)絡地址址0x00000,表示發(fā)送給給網(wǎng)絡協(xié)調器器，發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)的字節(jié)數(shù)為為2，分別為一一個按鍵值和和一個溫度值值。程序見附附錄V。（2）函數(shù)為網(wǎng)網(wǎng)絡協(xié)調器或或RFD節(jié)點接接收到數(shù)據(jù)后后從串口輸出出數(shù)據(jù)的函數(shù)數(shù)。串口輸出出包括發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)模塊的網(wǎng)網(wǎng)絡號、接收收信號RSSSI值、接收收數(shù)據(jù)等。而而網(wǎng)絡協(xié)調器器則還會在液液晶顯示上收收到數(shù)據(jù)的信信息。如果收收到的是第一一個加入網(wǎng)絡絡的RFD節(jié)點發(fā)送的的數(shù)據(jù)，則把把溫度值顯示示在第2頁，此時若若按鍵值為0x24，則在每一一頁顯示“1#:Hellpme!!”，表示需要要幫助。此時時課在網(wǎng)絡協(xié)協(xié)調器上按上上鍵清除顯示示的求助信號號。若收到的的是第2個加入網(wǎng)絡絡的RFD節(jié)點發(fā)發(fā)送的數(shù)據(jù)，則則把溫度值顯顯示在第4頁，此時若若按鍵值為0x24，則每3頁顯示“2#,Hellpme!!”,此時可在網(wǎng)網(wǎng)絡協(xié)調器上上按下鍵清除除顯示的求助助信號。程序序見附錄VI。4.6.8主程程序在網(wǎng)絡協(xié)調器中中首先初始化化CC2430和液晶，然然后程序開始始初始化協(xié)議議棧并打開中中斷。之后程程序開始格式式化一個網(wǎng)絡絡，若網(wǎng)絡格格式化成功，可可以在液晶上上或是通過串串口看到格式式化網(wǎng)絡的信信息。通過串串口57600，8，N,1可以在串口口調試助手中中看到網(wǎng)絡協(xié)協(xié)調器的無力力地址、現(xiàn)在在簡歷網(wǎng)絡的的網(wǎng)絡ID號和頻道道號等。之后程序開始進進入應用層，處處理函數(shù)appsFSM(()檢測空中中的ZigBBee信號。如如果現(xiàn)在有RRFD或路由由節(jié)點加入網(wǎng)網(wǎng)絡，則液晶晶和串口輸出出都會顯示有有新的RFD或路由節(jié)點點加入網(wǎng)絡，并并顯示加入網(wǎng)網(wǎng)絡節(jié)點的無無力地址，此此時網(wǎng)絡協(xié)調調器給節(jié)點分分配網(wǎng)絡地址址。同樣在函函數(shù)apsFFSM()里里接收RFDD節(jié)點發(fā)送過過來的溫度值值和按鍵值，并并在液晶上顯顯示出來，也也同時從串口口發(fā)送出來。有節(jié)點加入網(wǎng)絡絡之后，節(jié)點點發(fā)送過來的的溫度值和按按鍵信號就會會被顯示在液液晶上。若收收到的是第一一個加入網(wǎng)絡絡的RFD節(jié)點發(fā)發(fā)送的數(shù)據(jù)，則則把溫度值顯顯示在第2頁，此時若若按鍵值為0x24，則在每一一頁顯示“1#:Hellpme!!”，表示需要要幫助。此時時課在網(wǎng)絡協(xié)協(xié)調器上按上上鍵清除顯示示的求助信號號。若收到的的是第2個加入網(wǎng)絡絡的RFD節(jié)點發(fā)發(fā)送的數(shù)據(jù)，則則把溫度值顯顯示在第4頁，此時若若按鍵值為0x24，則每3頁顯示“2#,Hellpme!!”,此時可在網(wǎng)網(wǎng)絡協(xié)調器上上按下鍵清除除顯示的求助助信號，且每每一次收到的的數(shù)據(jù)都會從從串口輸出。在RFD節(jié)點程程序同樣首先先初始化CCC2430，然后打開開傳感器電源源。之后初始始化協(xié)議棧，就就開始發(fā)送加加入網(wǎng)絡信號號，等待主機機響應，并給給自己分配網(wǎng)網(wǎng)絡地址。若若加入網(wǎng)絡成成功，RFDD節(jié)點的D2發(fā)光二極管管會點亮，若若加入失敗則則不亮。加入入網(wǎng)絡后,RFD就可以以向網(wǎng)絡協(xié)調調器發(fā)送溫度度及按鍵值了了。此后程序序開始進入循循環(huán)調用SeendDatta()函數(shù)數(shù)發(fā)送溫度值值和按鍵值。RFD節(jié)點每隔一段時間采集一次溫度值和掃描一次按鍵值，然后把數(shù)據(jù)包再發(fā)送到網(wǎng)絡協(xié)調器，并開始接收應答。若發(fā)送成功，RFD節(jié)點回到空閑狀態(tài)；若發(fā)送不成功，RFD節(jié)點馬上重新采集一次數(shù)據(jù)再發(fā)送給主機，直到發(fā)送成功。程序見附錄VIII。第5章系統(tǒng)調調試5.1系統(tǒng)開開發(fā)環(huán)境及設設備IAREmbbeddeddWorkkbenchh（簡稱EW）的C/C++交叉編譯器器和調試器是是當今世界最最完整和最容容易使用的專專業(yè)嵌入式應應用開發(fā)工具具。EW對不同的的微處理器提提供了一樣直直觀的用戶界界面。EW包括嵌入式式C/C++優(yōu)化編輯器器、匯編器、連連接定位器、庫庫管理員、編編輯器、項目目管理器和CC-SPY調調試器。使用用IAR的編譯器生生成最優(yōu)化、最最緊湊的代碼碼，從而節(jié)省省硬件資源，最最大限度地降降低產(chǎn)品成本本。系統(tǒng)調試所需設設備：1個仿真器、2個CC24330高頻模塊、2個2.4GHHz天線1條USB電纜2塊擴展表演演板、PC機一臺、EW集成開發(fā)環(huán)環(huán)境CC24330標準軟件庫庫。5.2調試步驟驟5.2.1進入入調試選擇菜單Prooject\\Debugg或按快捷鍵鍵CTRL++D進入調試試狀態(tài)，也可可按工具欄上上的按鈕進入入調試。圖5-1進入入調試5.2.2窗口口管理在IAREmmbeddeedWorrkbencch中用戶可可以在特定的的位置?？看按翱?，并利用用標簽組來管管理它們。用用于也可以使使某個窗口處處于懸浮狀態(tài)態(tài)，即讓它始始終?？吭诖按翱诘纳蠈?。狀狀態(tài)欄位于主主窗口底部，包包含了如何管管理窗口的幫幫助信息。圖5-2程序調調試界面5.2.3查看看源文件語句句StepInnto執(zhí)行內內部函數(shù)或子子進程的調用用StepOvver每步執(zhí)執(zhí)行一個函數(shù)數(shù)調用Nextsttatemeent每次執(zhí)執(zhí)行一個語句句這些命令在工具具欄上都有對對應的快捷鍵鍵。5.2.4查看看變量C-SPY允許許用戶在源代代碼中查看變變量或表達式式，可在程序序運行時跟蹤蹤其值的變化化。使用自動窗口：：選擇菜單Vieew\Autto，開啟窗窗口。自動窗窗口會顯示當當前被修改過過的表達式。連連續(xù)步進觀察察j的值的變化化情況。圖5-3自動動串口設置監(jiān)控點：使用Watchh窗口來查看看變量。選擇菜單Vieew\Wattch，打開開Watchh窗口。點擊Watchh窗口中的虛虛線框，出現(xiàn)現(xiàn)輸入?yún)^(qū)域時時鍵入j并回車。5.2.5設設置并監(jiān)控斷斷點選擇TogglleBreeakpoiint命令，在i++語句出出插入斷點：：在編輯窗口口選擇要插入入斷點的語句句，選擇菜單單Edit\\TogglleBreeakpoiint。圖5-4設置置斷點5.2.6在在反匯編模式式中調試選擇菜單Vieew\Dissassemmbly，打打開反匯編調調試窗口，可可看到當前CC語言語句對對應的匯編語語言指令。圖5-5匯編模模式中調試程程序5.2.7監(jiān)監(jiān)控寄存器選擇菜單Vieew\Reggissteer，打開寄寄存器窗口。圖5-6寄存器器窗口5.2.8監(jiān)監(jiān)控存儲器選擇菜單Vieew\Memmory，打打開存儲器窗窗口。打開ttest.cc，選擇j，將它從源源代碼窗口拖拖到存儲器窗窗口中。圖5-7存儲儲器窗口5.2.9完完整運行程序序選擇菜單Debbug\Goo。如果沒有有斷點，程序序將一直運行行下去。可以以看到LEDD1間隙點亮亮。完成之后后選擇菜單DDebug\\StopDebuggging退退出調試模式式。第6章總結本次設計以ZiigBeeCCC24300芯片和微型型數(shù)字溫度傳傳感器DS18BB20相通信實現(xiàn)ZigBeee的無線傳感感器網(wǎng)絡節(jié)點點的組建。把把低成本、低低功耗的無線線ZigBeee技術應用用于無線網(wǎng)絡絡，實現(xiàn)了對對環(huán)境溫度的的自動監(jiān)測控控制，提高了了系統(tǒng)應用的的靈活性，同同時也減少了了溫度監(jiān)測系系統(tǒng)現(xiàn)場布線線帶來的各種種問題。ZigBee是是一門新興的的技術，有著著巨大的發(fā)展展?jié)摿ΑＭㄟ^過做設計期間間的學習，我我了解到ZigBeee無線傳感器器網(wǎng)絡應用市市場潛力非常常大，可以涉涉及到人們生生活、工作、娛娛樂、研究等等各個方面。以以下就如何推推廣該技術應應用提幾點看看法：（1）醫(yī)療領域域在醫(yī)院，ZiggBee無線網(wǎng)絡可以以幫助醫(yī)生及及時準確地收收集急診病人人的信息和檢檢查結果，快快速準確的作作出診斷。戴戴有ZigBee終端的患者者可以得到24小時的體溫溫、脈搏監(jiān)控控；配有ZigBee終端的擔架架可以遙控電電梯門的開關關。在醫(yī)院，時時間就是生命命，ZigBee網(wǎng)絡可以幫幫助醫(yī)生和患患者爭取每一一秒的時間。（2）工業(yè)自動動化領域在工業(yè)自動化領領域，人們可可以通過ZigBee網(wǎng)絡實現(xiàn)廠廠房內不同區(qū)區(qū)域溫濕度的的監(jiān)控；及時時得到機器運運轉狀況的信信息；結合RF標簽，可以以方便的統(tǒng)計計庫存量。（3）智能建筑筑領域通過建立完備的的ZigBee網(wǎng)絡，智能能建筑可以感感知隨處可能能發(fā)生的火災災隱患，及早早提供相關信信息；根據(jù)人人員分布情況況自動控制中中央空調，實實現(xiàn)能源的節(jié)節(jié)約；及時掌掌握酒店客房房內客人的出出入信息，以以便在突發(fā)事事件時及時準準確地發(fā)出通通知。總之，通過這次次畢業(yè)設計讓讓我學會了很很多新的概念念，掌握了新新的技術，也也為以后的工工作打下了基基礎。本設計由于能力力有限尚有一一些錯誤及許許多不足之處處，懇請各位位批評指正。致謝回顧在四川理工工學院電子與與信息工程系系學習的四年年，感受頗多多。在這四年年的求學過程程中，我要衷衷心感謝指導導老師——任小洪、梁梁立飛。感謝謝他們對我在在學習、研究究、工作和生生活方方面面面的悉心指導導、熱情鼓勵勵和關心，讓讓我在求學的的路上逐漸成成長，少走了了不少彎路。指指導老師淵博博的知識、實實事求是的態(tài)態(tài)度、嚴謹?shù)牡闹螌W作風、誨誨人不倦的教教育情懷和對對事業(yè)的忠誠誠，必將使我我終身受益，并并激勵我勇往往直前，在此此，特向我的的指導老師表表示由衷的感感謝和崇高的的敬意。同時感謝電子與與信息工程系系的全體老師師，他們的教教誨讓我有了了設計本文的的潛力，讓我我有了必要的的理論基礎，并并給我了許許許多多的學習習機會。感謝謝師兄師姐師師弟師妹們。我我們和睦相處處，相互幫助助，攻克難關關，同他們的的友誼是我一一生的財富。參考文獻[1]凌志志浩.ZigBBee無線通信協(xié)協(xié)議的技術支支持及其應用用前景[M]].世界儀表與與自動化，2006((1)[2]盛超超華，陳章龍龍.無線傳感器器網(wǎng)絡及應用用[M].微型電腦應應用，2005((6)[3]李文文仲,段朝玉.短距離無線線數(shù)據(jù)通信入入門與實戰(zhàn)[[M].北京:北京航空航航天大學出版社,20066[4]樓然然苗，李光飛飛.51系列單片機機設計實例[[M].北京:北京航空航航天大學出版版社,20006[5]錢春春麗，張興敢敢.用于礦井環(huán)環(huán)境監(jiān)測的無無線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡[J].電子技術應應用，2006((9)[6]金純純，齊巖松，羅羅祖秋，陳前前斌.ZiggBee在礦井安全全領域的應用用[J].煤礦安全，2006((2)[7]馬永永強,李靜強,馮立營.基于ZigBeee技術的射頻頻芯片CC24330[J].單片機與嵌嵌入式系統(tǒng),20066(3):445-47..[8]王吉吉富,馬建倉,盧崇.基于單片機機控制射頻芯芯片CC24220無線通信的的實現(xiàn)[J]].電子測量技術,20077(5):888-91..[9]凌志志浩,周怡頒,鄭麗國.ZigBBee無線通信技技術及其應用用研究[J]].華東理工大大學學報:自然科學版,20006,32((7):8001-8055.[10]周祖祖德.基于網(wǎng)絡環(huán)環(huán)境的智能控控制[M].北京:國防工業(yè)出出版社,20044.[11]朱向向慶,王建明.ZigBBee網(wǎng)絡路由算算法測試方案案[J].電子測量技技術,20066,29（5）:142--147.[12]姚引引娣.基于ZigBeee的無線管理理系統(tǒng)設計[[J].電子技術應應用,20077,33(1)::27-299.[13]殷明明,汪立偉.基ZigBeee技術的通用用無線通信模模塊設計[JJ].交通與計算算機,20006,5(224):1110-1122.[14]肖昕昕宇,戴瑜興.基于ZigBeee技術的消防防報警定位系系統(tǒng)設計[JJ].消防與安防,2007(4)):19-221.[15]ChhipconnASSSmartRRFCC22420PPrelimminaryyDataasheett(rev11.2)，200422062099.[Z]..[16]IEEEE8022.15.44，WirellessMMediummAcceessConntroll(MAAC)aandPhhysicaalLayyer(PPHY)SppecifiicatioonsfoorLoww2RateeWireelessPersoonalAArea.（2003）[17]Neetworkks(LRR2WPANNs)[SS]ZiggBeeAAlliannce.Doocumennt[EB//OL].((2004--12-155)http:///www.zzigbeee.Org..附錄附錄I附錄II管腳編號信號名稱描述1P1_2具有4mA輸出出驅動能力2P1_3具有4mA輸出出驅動能力3P1_4具有4mA輸出出驅動能力4P1_5具有4mA輸出出驅動能力5P1_6具有4mA輸出出驅動能力6P1_7具有4mA輸出出驅動能力7DVDD為I/O提供22.0～3.6V工作作電壓8P1_0具有20mA的的驅動能力9P1_1具有20mA的的驅動能力10RESET_NN復位引腳，低電電平有效11P0_0具有4mA輸出出驅動能力12P0_1具有4mA輸出出驅動能力13P0_2具有4mA輸出出驅動能力14P0_3具有4mA輸出出驅動能力15P0_4具有4mA輸出出驅動能力16P0_5具有4mA輸出出驅動能力17P0_6具有4mA輸出出驅動能力18P0_7具有4mA輸出出驅動能力19XOSC_Q2232MHz的晶晶振引腳220AVDD_SOOC為模擬電路連接接2.0～3.6V的電電壓21XOSC_Q1132MHz的晶晶振引腳1，或外部時時鐘輸入引腳腳22RBIAS1為參考電流提供供精確的偏置置電阻23AVDD_RRREG為模擬電路連接接2.0～3.6V的電電壓24RREG_OUUT為25，27～～31，35～40引腳端口口提供1.88V的穩(wěn)定電電壓25AVDD_IFF1為接收器波段濾濾波器、模擬擬測試模塊和和VGA的第一一部分電路提提供1.8VV電壓26RBIAS2提供精確電阻，43kΩ，±1%27AVDD_CHHP為環(huán)狀濾波器的的第一部分電電路和充電泵泵提供1.88V電壓28VCO_GUAARDVCO屏蔽電路路的報警連接接端口29AVDD_VCCO為VCO和PLLL環(huán)濾波器器最后部分電電路提供1..8V電壓30AVDD_PRRE為預定標器、DDiv2和LO緩沖器提提供1.8VV的電壓31AVDD_RFF1為L