摘要空氣品質(zhì)對(duì)人影響至關(guān)重要，運(yùn)用傳感器檢測空氣質(zhì)量是當(dāng)今流行一種辦法，本文簡介了傳感器在空氣質(zhì)量檢測方面原理應(yīng)用及監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與發(fā)送。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由布置在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量便宜微型傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，通過無線通信方式形成一種多跳自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目是協(xié)作地感知、采集和解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象信息，并發(fā)送給觀測者。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用CC2430無線通信模塊、溫濕度傳感器DHT90、空氣質(zhì)量傳感器QS-01、電源模塊構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過RS－232串口和監(jiān)控中心通信，使用軟件開發(fā)平臺(tái)IAREmbeddedWorkbench開發(fā)ZigBee合同棧，基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以低功耗、低成本、低復(fù)雜度等特點(diǎn)受到越來越多公司和個(gè)人青睞?？諝赓|(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)特別適合于數(shù)據(jù)吞吐量小、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資少、網(wǎng)絡(luò)安全規(guī)定較高、不便頻繁更換電池或充電場合。預(yù)測將在消費(fèi)類電子設(shè)備、家庭智能化、工控、醫(yī)用設(shè)備控制、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用,運(yùn)用ZigBee技術(shù)完畢傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序，最后可以實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量監(jiān)測。核心字：無線傳感器；cc2430；DTH90；zigbee技術(shù)；空氣質(zhì)量檢測ABSTRACTAirqualityimpactonpeopleisveryimportant，usingsensorstodetectairqualityisnowapopularmethod，thispaperintroducesthesensorinairqualitytestingprinciple，analyzestheadvantagesanddisadvantagesofgassensor，andgassensordevelopmenttrendandprospects.Thesystemuseswirelesssensornetworkstoachievedata’scollectionandtransmission.Wirelesssensornetworksarecomposedofalargenumberoflow-costmicro-sensornodeswhicharedeployedinthemonitoringregion，useswirelesscommunicationmeanstoformamulti-hop'sself-organizingnetwork，withtheaimofperception，collectionandprocessingofperceivedtargetinformationinthenetworkcoverageregion，andsendthemtoobservers.ThissystemusesCC2430wirelesscommunicationmodule,temperatureandhumiditysensorDHT90，airqualitysensorQS-01,powermoduletobuildwirelesssensornetworks，andusesRS－232serialporttocommunicatewithmonitoringcenter.UsethesoftwaredevelopmentplatformIAREmbeddedWorkbenchtodevelopZigBeeprotocolstack.BasedontheZigBeewirelessnetworkingbylowcharacteristicsandsoonpowerloss，lowcost，lowcomplexityreceivesmoreandmoremanyenterprisesandindividualfavor.TheZigBeetechnologysuitsspeciallyinthedatavolumeofgoodshandledsmall，thenetworkconstructioninvestsfew，thenetworksecurityrequestishigh，inconvenientreplacesthebatteryorthechargesituationfrequently.Theestimateintheexpenseclasselectronicinstallation，thefamilyintellectualization，thelaborwillcontrol，medicaldomainsandsoondevicecontrol，agriculturalautomationobtainsthewidespreadapplicationThesecandefinitivelyachievethepurposeofairqualitymonitoring.Keywords:wirelesssensor;CC2430;DTH90;ZigBeetechnology;airqualitytesting目錄摘要 IABSTRACT II1緒論 11.1引言 11.2課題背景和研究意義 11.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展 21.4論文研究內(nèi)容與組織構(gòu)造 42無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 62.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介 62.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造概述 62.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn) 72.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 102.5 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù) 102.6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造 123空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 163.1ZigBee技術(shù) 163.2系統(tǒng)總體構(gòu)造設(shè)計(jì) 173.3傳感器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 193.3.1節(jié)點(diǎn)硬件總體構(gòu)造 193.3.2解決器和無線通信模塊HFZ－CC2430EM－22 203.3.2傳感器模塊 223.4匯聚節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì) 273.4.1電源模塊 273.4.2RS－232串口模塊 284空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 294.1ZigBee合同 294.2IAR開發(fā)環(huán)境簡介 304.3傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 314.4匯聚節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序設(shè)計(jì) 335系統(tǒng)測試與成果分析 355.1測試方案 355.1.1硬件測試 355.1.2溫度采集及串口顯示測試 355.1.3數(shù)據(jù)通信測試 35參照文獻(xiàn) 36附錄C某些程序 384.2.1 原語概念 444.2.2 建立新網(wǎng)絡(luò) 444.2.3 ZigBee設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)過程 451緒論1.1引言由于環(huán)境問題嚴(yán)重性使得全社會(huì)環(huán)保意識(shí)提高,對(duì)于環(huán)境信息需求也越來越大。與老式空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)相比，使用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測具備如下長處：傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)被監(jiān)測環(huán)境影響小；傳感器網(wǎng)絡(luò)采集數(shù)據(jù)量大、精度高；傳感器節(jié)點(diǎn)還具備無線通信能力，可以使得節(jié)點(diǎn)協(xié)同監(jiān)控。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)常合用于無人監(jiān)守遠(yuǎn)程監(jiān)測，該文采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)測空氣質(zhì)量,在都市內(nèi)選取某些監(jiān)測點(diǎn),放置傳感器節(jié)點(diǎn)，并通過ZigBee無線技術(shù)傳播數(shù)據(jù),終端工作人員可以通過監(jiān)控中心對(duì)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行管理和配備、發(fā)布監(jiān)測任務(wù)或是收集回傳數(shù)據(jù)。1.2課題背景和研究意義課題背景：當(dāng)今,人類正面臨“煤煙污染”、“光化學(xué)煙霧污染”之后,又浮現(xiàn)了“室內(nèi)空氣污染”為主第三次環(huán)境污染[1]。大量觸目驚心事實(shí)證明,室內(nèi)空氣污染已成為危害人類健康“隱形殺手”,也成為全世界各國共同關(guān)注問題。據(jù)記錄,全球近一半人處在室內(nèi)空氣污染中,室內(nèi)環(huán)境問題對(duì)咱們來講，就顯得尤為重要。然而對(duì)于室內(nèi)環(huán)境問題，咱們又往往忽視其重要性。但如今，各種疾病給咱們敲響了警鐘，再一次提示咱們，改進(jìn)室內(nèi)環(huán)境，杜絕和防止室內(nèi)污染，不但是為了提高咱們生活質(zhì)量，并且，它也關(guān)系到身體健康和生命安全。自然環(huán)境有涉及空氣環(huán)境、聲音環(huán)境、溫濕環(huán)境和光環(huán)境[2]。人工環(huán)境又分為綠化環(huán)境、裝飾環(huán)境、改造后自然環(huán)境等。咱們普通所提到環(huán)境污染只是提到空氣環(huán)境污染，由于它對(duì)人危害最大、最直接，從而忽視了其她環(huán)境運(yùn)用和改造。其實(shí)，其她室內(nèi)環(huán)境污染同樣對(duì)咱們生活、學(xué)習(xí)、工作、娛樂等等方面產(chǎn)生了各種危害和影響。美國專家研究表白，室內(nèi)空氣污染限度要比室外空氣嚴(yán)重二至五倍，在特殊狀況下可達(dá)100倍。室內(nèi)空氣中可檢測出500各種揮發(fā)性有機(jī)物，某些有害氣體濃度可高出戶外十倍乃至幾十倍，其中20各種是致癌物。因此美國已將室內(nèi)空氣污染歸為危害公共健康5大環(huán)境因素之一。加拿大一種衛(wèi)生組織調(diào)查也顯示，當(dāng)前人們68﹪疾病都與室內(nèi)空氣污染關(guān)于室內(nèi)環(huán)境污染已經(jīng)引起35.7%呼吸道疾病,22%慢性肺病和15%氣管炎、支氣管炎和肺癌，因此檢測技術(shù)是人們結(jié)識(shí)和改造世界一種必不可少重要技術(shù)手段[3]。而傳感器是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和工業(yè)生產(chǎn)等活動(dòng)中對(duì)信息資源開發(fā)獲取、傳播與解決一種重要工具，并且在空氣質(zhì)量檢測方面發(fā)揮重要作用。研究意義：人類生存離不開空氣，而人畢生約80%時(shí)間是在室內(nèi)度過，特別是老、弱、病、殘、幼、孕等體弱者在室內(nèi)活動(dòng)時(shí)間更長，室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量好壞對(duì)她們身心健康更加重要。因而加強(qiáng)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測與治理，對(duì)保證人民健康，提高國民整體素質(zhì)十分重要。特別像國內(nèi)這樣人口眾多，而醫(yī)療保健水平又跟不上國家，加強(qiáng)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測，維持一種綠色居住、辦公場合，讓廣大人民都擁有一種健康體魄，顯得尤為重要。國外大量研究成果也表白，室內(nèi)空氣污染會(huì)引起“致病建筑綜合癥”（BBS），癥狀涉及頭痛、眼、鼻和喉部不適，干咳，皮膚干燥發(fā)癢，頭暈惡心注意力難于集中和對(duì)氣味敏感等[4]。建筑關(guān)聯(lián)?。˙RI），癥狀有咳嗽，胸部發(fā)緊，發(fā)熱寒顫和肌肉疼痛等，因此任何一種場合涉及室內(nèi)、室外均有必要進(jìn)行空氣檢測，給家人朋友一種舒服健康生活環(huán)境。環(huán)保，監(jiān)測先行，自動(dòng)化、信息化是做好環(huán)境監(jiān)測前提和保障，近年來在地方經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展同步，各地區(qū)不斷浮現(xiàn)不同限度水、氣、噪聲等環(huán)境污染事件，嚴(yán)重影響了人們生活質(zhì)量，阻礙了本地經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展[5]。隨著國家制定各種環(huán)保政策及法規(guī)頒布實(shí)行，各級(jí)地方政府在對(duì)轄區(qū)內(nèi)環(huán)境治理日益注重同步，加大了對(duì)環(huán)境監(jiān)測及應(yīng)急監(jiān)測投資力度，各地區(qū)陸續(xù)規(guī)劃安裝了空氣質(zhì)量監(jiān)測站。1.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展在西方和某些發(fā)達(dá)國家如加拿大、英國、德國、意大利和日本等國家研究機(jī)構(gòu)也加入了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究。歐盟Philips、FranceTelecom、Siemens、Ericsson等公司，日本NEC、歐姆龍、OKI、Sky2等開展了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究美國科學(xué)基金委員會(huì)制定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究籌劃，研究領(lǐng)域涉及能感知有毒化學(xué)物、生物襲擊等傳感器節(jié)點(diǎn)、分布環(huán)境下傳感器網(wǎng)絡(luò)特性等問題[6]。美國知名院校幾乎均有研究小組在從事無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有關(guān)技術(shù)研究。在國內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用研究幾乎與發(fā)達(dá)國家同步啟動(dòng)，初次正式浮現(xiàn)于1999年中華人民共和國科學(xué)院《知識(shí)創(chuàng)新工程試點(diǎn)領(lǐng)域方向研究》“信息與自動(dòng)化領(lǐng)域研究報(bào)告”中。國內(nèi)某些科研單位和知名大學(xué)，如中華人民共和國科學(xué)院自動(dòng)化所、軟件所及清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)從開始在時(shí)間同步與定位、傳感器數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)方面開展了研究工作。，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本理論和核心技術(shù)列入籌劃；，將水下移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。國家發(fā)改委下一代互聯(lián)網(wǎng)(CNGI)示范工程中，也布置了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有關(guān)課題，國內(nèi)也有越來越多公司開始關(guān)注無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，開始推出針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及ZigBee解決方案，而無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在生活中研究也是剛剛起步[7]。當(dāng)前ZigBee網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范疇非常廣泛，諸多咱們想象不到地方也在使用ZigBee技術(shù)。例如，在工業(yè)領(lǐng)域，ZigBee技術(shù)不但用來控制照明燈開關(guān)，它尚有一種用途是檢查高速路上照明燈工作狀況。此前工程師要開車到高速路上檢查哪些照片燈已經(jīng)壞掉了，需要維修，但由于車速較快，不能記下所有要檢修燈編號(hào)，但通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)，工程師只需坐在計(jì)算機(jī)，就可以很清晰地監(jiān)測到整個(gè)高速路上照明燈工作狀況，這是當(dāng)前一種熱點(diǎn)應(yīng)用。再如，ZigBee技術(shù)用于進(jìn)出控制，可以記錄汽車進(jìn)出，也可以在人員進(jìn)出時(shí)用于傳播有關(guān)指紋來辨認(rèn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行身份認(rèn)證。此外，通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由器功能，它還可以用來實(shí)時(shí)監(jiān)控煤礦內(nèi)各點(diǎn)安全狀況，防止事故發(fā)生。在加油站，某些客戶不但愿布線，她們正在考慮采用ZigBee無線技術(shù)來傳播有關(guān)數(shù)據(jù)。在消費(fèi)類電子方面，ZigBee技術(shù)可以替當(dāng)前紅外遙控，于紅外遙控相比，ZigBee優(yōu)勢在于每一種操作都會(huì)有反饋信息，告訴她們與否實(shí)現(xiàn)了有關(guān)操作?，F(xiàn)今咱們也可以看到ZigBee用于家庭保安，消費(fèi)者在家中門和窗上都安裝了ZigBee網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)有人闖入時(shí)，ZigBee可以控制啟動(dòng)室內(nèi)攝像裝置，這些數(shù)據(jù)再通過Internet或WLAN網(wǎng)絡(luò)反饋給主人，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警[8]。當(dāng)在家電產(chǎn)品如空調(diào)，熱水器等安裝ZigBee模塊后，顧客可以通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)來控制這些產(chǎn)品啟動(dòng)。在建筑智能化領(lǐng)域，各種燈光控制，氣體感應(yīng)與監(jiān)測，如煤氣泄漏感應(yīng)和報(bào)警都可以應(yīng)用ZigBee技術(shù)。ZigBee在將來幾年里將在工業(yè)控制，工業(yè)無線定位，家庭網(wǎng)絡(luò)，汽車自動(dòng)化，樓宇自動(dòng)化，消費(fèi)電子，醫(yī)用設(shè)備控制等各種領(lǐng)域具備廣泛應(yīng)用前景，特別是家庭自動(dòng)化和工業(yè)控制，將成為此后ZigBee芯片重要應(yīng)用領(lǐng)域。在工業(yè)領(lǐng)域，運(yùn)用傳感器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)，使得數(shù)據(jù)自動(dòng)采集，分析和解決變得更加容易，可以作為決策輔助系統(tǒng)重要構(gòu)成某些。在汽車領(lǐng)域，重要是傳遞信息通用傳感器。由于諸多傳感器只能內(nèi)置在飛轉(zhuǎn)車輪或者發(fā)動(dòng)機(jī)中，例如輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)，這就規(guī)定內(nèi)置無線通信設(shè)備使用電池有較長壽命，同步應(yīng)當(dāng)克服嘈雜環(huán)境和金屬構(gòu)造對(duì)電磁波屏蔽效應(yīng)。在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，老式農(nóng)業(yè)重要使用孤立，沒有通信能力機(jī)械設(shè)備，重要是依托人力監(jiān)測作物生產(chǎn)狀況，采用了傳感器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)后，農(nóng)業(yè)將可以逐漸地轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心生產(chǎn)模式，使用更多自動(dòng)化，網(wǎng)絡(luò)化，職能化和遠(yuǎn)程控制設(shè)備來耕種。在家庭和樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域，家庭自動(dòng)化系統(tǒng)作為電子技術(shù)集成得以迅速擴(kuò)展，易于進(jìn)入，簡樸明了和便宜安裝成本等成了驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化居家，建筑開發(fā)和應(yīng)用無線技術(shù)重要?jiǎng)右騕8]。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，將借助于各種傳感器和ZigBee網(wǎng)絡(luò)精確并且實(shí)時(shí)地監(jiān)測病人血壓，體溫和心跳速度等信息，從而減輕醫(yī)生查房工作承擔(dān)，有助于醫(yī)生做出迅速反映，特別是對(duì)重病和病?；颊弑O(jiān)護(hù)和治療。在消費(fèi)和家用自動(dòng)化市場，可以聯(lián)網(wǎng)家用設(shè)備有電視，錄像機(jī)，無線耳機(jī)，PC外設(shè)，運(yùn)動(dòng)與休閑器械，小朋友玩具，游戲機(jī)，窗戶和窗簾，照明設(shè)備，空調(diào)系統(tǒng)和其他家用電器。1.4論文研究內(nèi)容與組織構(gòu)造研究內(nèi)容：本論文研究了如何運(yùn)用傳感器檢測空氣質(zhì)量及簡介了傳感器在空氣質(zhì)量檢測方面原理應(yīng)用,分析了當(dāng)前氣體傳感器特點(diǎn),以及氣體傳感器發(fā)展趨勢和前景本涉及系統(tǒng)軟硬、件設(shè)計(jì)及其詳細(xì)實(shí)現(xiàn)，重要研究內(nèi)容如下。一是，當(dāng)前國內(nèi)采用空氣質(zhì)量監(jiān)測辦法研究，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)研究意義和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述，概述涉及基本概念、構(gòu)造、體系構(gòu)造、特點(diǎn)、應(yīng)用、核心技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造。二是，該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用符合IEEE802.15.4原則ZigBee無線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間無線通信。溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)由西安華凡科技有限公司HFZ－CC2430EM－22模塊，溫濕度傳感器DHT90和兩節(jié)五號(hào)電池構(gòu)成。氣體傳感器節(jié)點(diǎn)由西安華凡科技有限公司HFZ－CC2430EM－22模塊，空氣質(zhì)量傳感器QS-01和5V鋰電池構(gòu)成。研究了HFZ－CC2430EM－22模塊構(gòu)造、特性和CC2430芯片內(nèi)部構(gòu)造、外在電路；研究了DHT90工作原理并實(shí)現(xiàn)了傳感器通信，最后焊接制作出溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)由西安華凡科技有限公司HFZ－CC2430EM－22模塊和SmartRF07DB母板構(gòu)成。重要應(yīng)用母版串口電路和電源模塊，由于匯聚節(jié)點(diǎn)始終處在工作狀態(tài)因而選取持續(xù)USB供電方式，通過串口連接匯聚節(jié)點(diǎn)和PC機(jī)并顯示測試數(shù)據(jù)，而串口電平與TTL電平幅值不同無法直接相連，因而需要串口電路轉(zhuǎn)換電平。三是，該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。論文研究了德州儀器開發(fā)ZigBee合同棧Z－Stack軟件構(gòu)架，并在IAR集成開發(fā)環(huán)境中開發(fā)該合同棧，依照傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)應(yīng)用流程添加自己溫濕度采集應(yīng)用程序和修改主文獻(xiàn)中任務(wù)解決函數(shù)，最后實(shí)現(xiàn)功能。論文構(gòu)造：共分為5章，構(gòu)造安排如下：第1章：緒論。簡介了當(dāng)前空氣質(zhì)量監(jiān)測辦法，課題研究背景及研究意義，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究進(jìn)展和論文重要研究內(nèi)容和組織框架。第2章：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述。簡介了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)架、體系構(gòu)造、特點(diǎn)、應(yīng)用和核心技術(shù)。第3章：空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。簡介了ZigBee技術(shù)，系統(tǒng)總體構(gòu)造設(shè)計(jì)，傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)。第4章：空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。簡介了ZigBee合同棧，IAR集成開發(fā)環(huán)境，傳感器節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。第5章：總結(jié)與展望?？偨Y(jié)本論文所做工作，提出既有方案局限性之處，并對(duì)下一步工作進(jìn)行了展望。2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述2.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量靜止或移動(dòng)傳感器以自組織和多跳方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，其目是協(xié)作地感知，采集，解決和網(wǎng)絡(luò)傳播覆蓋地理區(qū)域感知對(duì)象檢測信息，并報(bào)告給顧客。它英文是WirelessSensorNetwork簡稱WSN。大量傳感器節(jié)點(diǎn)將探測數(shù)據(jù)，通過匯聚節(jié)點(diǎn)經(jīng)其她網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給了顧客[9]。在這個(gè)定義中，傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集，解決和傳播三種功能，而這相應(yīng)著當(dāng)代信息技術(shù)三大基本技術(shù)，即傳感器技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代傳感器網(wǎng)絡(luò)，具備非常廣泛應(yīng)用前景，其發(fā)展和應(yīng)用，將會(huì)給人類生活和生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域帶來深遠(yuǎn)影響。發(fā)達(dá)國家如美國，非常注重?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，IEEE正在努力推動(dòng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和發(fā)展。波士頓大學(xué)，還于近來開辦了傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)會(huì)，盼望能增進(jìn)傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)。美國《技術(shù)評(píng)論》雜志在闡述將來新興十大技術(shù)時(shí)，更是將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)列為第一項(xiàng)將來新興技術(shù)，《商業(yè)周刊》預(yù)測將來四大新技術(shù)中，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也被列入其中[10]。可以預(yù)測，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用是一種必然趨勢，它浮現(xiàn)將會(huì)給人類社會(huì)帶來極大變革。2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造概述近年來隨著無線通信、集成電路、傳感器以及微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）等技術(shù)飛速發(fā)展，使得低成本、低功耗、多功能微型無線傳感器大量生產(chǎn)成為也許，這些微型無線傳感器具備無線通信、數(shù)據(jù)采集和解決、協(xié)同合伙等功能，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（如下簡稱傳感器網(wǎng)絡(luò)）就是由許多這些傳感器節(jié)點(diǎn)協(xié)同組織起來。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以隨機(jī)或者特定地布置在目的環(huán)境中，它們之間通過特定合同自組織起來，可以獲取周邊環(huán)境信息并且互相協(xié)同工作完畢特定任務(wù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)被以為是21世紀(jì)最重要技術(shù)之一，它將會(huì)對(duì)人類將來生活方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響[11]。2月份美國《技術(shù)評(píng)論》雜志評(píng)出對(duì)人類將來生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響十大新興技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)被列為第一。傳感器網(wǎng)絡(luò)最初來源于美國先進(jìn)國防研究項(xiàng)目局(DARPA-DefenseAdvancedResearchProjectsAgency)一種研究項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)處在冷戰(zhàn)時(shí)期，為了監(jiān)測敵方潛艇活動(dòng)狀況，需要在海洋中布置大量傳感器，使用這些傳感器所監(jiān)測信息來實(shí)時(shí)監(jiān)測海水中潛艇行動(dòng)。但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件限制，使得傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用只能局限于軍方某些項(xiàng)目中，難以得到推廣和發(fā)展。近年來隨著無線通信、微解決器、微電機(jī)系統(tǒng)等技術(shù)發(fā)展，使得傳感器網(wǎng)絡(luò)抱負(fù)藍(lán)圖可以得以實(shí)現(xiàn)，其應(yīng)用前景越來越廣，國外各個(gè)研究機(jī)構(gòu)對(duì)它研究也正方興未艾。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)功能都是相似，大量傳感器節(jié)點(diǎn)被布置在整個(gè)被觀測區(qū)域中，各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)將自己所探測到有用信息通過初步數(shù)據(jù)解決和信息融合之后傳送給顧客，數(shù)據(jù)傳送過程是通過相鄰節(jié)點(diǎn)接力傳送方式傳送回基站，然后再通過基站以衛(wèi)星信道或有線網(wǎng)絡(luò)連接方式傳送給最后顧客。2.3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量體積小、成本低、具備無線通信、傳感、數(shù)據(jù)解決傳感器節(jié)點(diǎn)（sensornode）構(gòu)成，傳感器節(jié)點(diǎn)普通由傳感單元、解決單元、收發(fā)單元、電源單元等功能模塊構(gòu)成（如圖2-1所示）。除此之外依照詳細(xì)應(yīng)用需要，也許還會(huì)有定位系統(tǒng)、電源再生單元和移動(dòng)單元等[12]。其中電源單元是最重要模塊之一，有系統(tǒng)也許采用太陽能電池等方式來補(bǔ)充能量，但是大多數(shù)狀況下傳感器節(jié)點(diǎn)電池是不可補(bǔ)充。定位系統(tǒng)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由是很重要，有些傳感器節(jié)點(diǎn)采用全球定位系統(tǒng)（GPS）進(jìn)行定位，但是GPS模塊價(jià)格昂貴且體積難以減少，因此不也許所有節(jié)點(diǎn)都使用GPS來進(jìn)行定位。此外，GPS定位還受到其她限制，如某些應(yīng)用于建筑物內(nèi)部等。普通狀況下是在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中會(huì)有某些傳感器節(jié)點(diǎn)配有GPS系統(tǒng)，其她節(jié)點(diǎn)通過局部定位算法得到它們與配有GPS節(jié)點(diǎn)之間相對(duì)位置，這樣所有節(jié)點(diǎn)都能懂得各自詳細(xì)位置了。除借助GPS定位方式外，尚有離散梯度法等間接定位方式。圖2-1傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成模塊Fig2-1nodemoduleofSensornetwork傳感器網(wǎng)絡(luò)與老式網(wǎng)絡(luò)相比有某些獨(dú)有特點(diǎn)，正是由于這些特點(diǎn)使得傳感器網(wǎng)絡(luò)存在諸多新問題，提出了諸多新挑戰(zhàn)[13]。傳感器網(wǎng)絡(luò)重要特點(diǎn)有：1)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量大、密度高由于傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)微型化，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通信和傳感半徑很有限，普通為十幾米范疇之內(nèi)，并且為了節(jié)能，傳感器節(jié)點(diǎn)大某些時(shí)間處在睡眠狀態(tài)，因此往往通過鋪設(shè)大量傳感器節(jié)點(diǎn)來保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量和密度都要比普通網(wǎng)絡(luò)高幾種數(shù)量級(jí)，也許達(dá)到每平方米上百個(gè)節(jié)點(diǎn)密度，甚至多到無法為單個(gè)節(jié)點(diǎn)分派統(tǒng)一物理地址。這會(huì)帶來一系列問題，如信號(hào)沖突、信息有效傳送途徑選取、大量節(jié)點(diǎn)之間如何協(xié)同工作等。2)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)有一定故障率由于傳感器網(wǎng)絡(luò)也許工作在惡劣外界環(huán)境之中，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)也許會(huì)由于各種不可預(yù)料因素而失效，為了保證網(wǎng)絡(luò)正常工作，規(guī)定傳感器網(wǎng)絡(luò)必要設(shè)計(jì)成具備一定容錯(cuò)能力，容許傳感器節(jié)點(diǎn)具備一定故障率。3)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在電池能量、計(jì)算能力和存儲(chǔ)容量等方面有限制由于傳感器節(jié)點(diǎn)微型化，節(jié)點(diǎn)電池能量有限，并且由于物理限制難以給節(jié)點(diǎn)更換電池，因此傳感器節(jié)點(diǎn)電池能量限制是整個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)最核心約束之一，它直接決定了網(wǎng)絡(luò)工作壽命。另一方面，傳感器節(jié)點(diǎn)計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限，使得其不能進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，老式Internet網(wǎng)絡(luò)上成熟合同和算法對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)而言開銷太大，難以使用，必要重新設(shè)計(jì)簡樸有效合同及算法[14]。4)傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造變化不久由于傳感器網(wǎng)絡(luò)自身特點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)在工作和睡眠狀態(tài)之間切換以及傳感器節(jié)點(diǎn)隨時(shí)也許由于各種因素發(fā)生故障而失效，或者有新傳感器節(jié)點(diǎn)補(bǔ)充進(jìn)來以提高網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，這些特點(diǎn)都使得傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造變化不久，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)各種算法（如路由算法和鏈路質(zhì)量控制合同等）有效性提出了挑戰(zhàn)。此外，如果節(jié)點(diǎn)具備移動(dòng)能力，也有也許帶來網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?)以數(shù)據(jù)為中心在傳感器網(wǎng)絡(luò)中人們只關(guān)懷某個(gè)區(qū)域某個(gè)觀測指標(biāo)值，而不會(huì)去關(guān)懷詳細(xì)某個(gè)節(jié)點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)，例如說人們也許但愿懂得“檢測區(qū)域東北角上溫度是多少”，而不會(huì)關(guān)懷“節(jié)點(diǎn)N所探測到溫度值是多少”。這就是傳感器網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心特點(diǎn)。而老式網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)是和節(jié)點(diǎn)物理地址聯(lián)系起來，以數(shù)據(jù)為中心特點(diǎn)規(guī)定傳感器網(wǎng)絡(luò)可以脫離老式網(wǎng)絡(luò)尋址過程，迅速有效組織起各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息并融合提取出有用信息直接傳送給顧客[15]。當(dāng)前已有某些致力于傳感器網(wǎng)絡(luò)公司，如美國Crossbow公司和Dust公司等，其中Crossbow公司已經(jīng)推出了Mica系列傳感器網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，到當(dāng)前已有了Mica，Mica2，Mica2Dot三種產(chǎn)品。她們還為Mica開發(fā)了一套微型操作系統(tǒng)TinyOS。Mica2Dot大小和一枚硬幣差不多，每個(gè)Mica2可以分為兩個(gè)模塊，一種是基本射頻和解決模塊MPR（MoteProcessorRadioBoard），另一種是可選傳感模塊MDA（MoteDataAcquisitionBoard）。Mica2工作在915MHzISM頻段上，有兩個(gè)可調(diào)工作頻率：914.007MHz和915.998MHz[16]。以AA電池或鈕扣電池作為能源，AtmelAtmega微控制器工作頻率為4MHz，無線通信最大速率為40Kbps，單個(gè)節(jié)點(diǎn)之間最大通信距離為200英尺（約60米）。當(dāng)前關(guān)于傳感器網(wǎng)絡(luò)大多數(shù)科研和演示系統(tǒng)都是以Mica為平臺(tái)。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)需要大規(guī)模鋪設(shè)，規(guī)定每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)成本很低，要達(dá)到實(shí)用化規(guī)定每個(gè)節(jié)點(diǎn)價(jià)格控制在1美元如下，當(dāng)前每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)造價(jià)大概在80美元左右，但是相信隨著集成技術(shù)進(jìn)一步提高和大規(guī)模生產(chǎn)帶來經(jīng)濟(jì)效益，傳感器節(jié)點(diǎn)成本將會(huì)不久下降。另一方面由于節(jié)點(diǎn)微型化規(guī)定每個(gè)節(jié)點(diǎn)體積越來越小，Dust公司已經(jīng)開始設(shè)計(jì)最后可以懸浮于空氣中“機(jī)靈微塵”（smartdust）傳感器，現(xiàn)已設(shè)計(jì)出最小全功能“機(jī)靈微塵”直徑只有5mm左右，她們籌劃將在1年之內(nèi)最后設(shè)計(jì)出體積不不不大于1mm3產(chǎn)品。2.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事領(lǐng)域應(yīng)用十分重要，軍方可以通過飛機(jī)空投等方式在預(yù)定區(qū)域散布大量微型便宜傳感器節(jié)點(diǎn)，通過這些傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測周邊環(huán)境變化，并將監(jiān)測到數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星信道等方式發(fā)送回基地[17]。這樣就可以以便地監(jiān)控我軍布防陣地與否有敵軍入侵，也可以將網(wǎng)絡(luò)布置在敵方陣地上，以隱密方式監(jiān)控?cái)撤疥嚨睾蛿耻娀顒?dòng)狀況。當(dāng)代戰(zhàn)爭越來越體現(xiàn)出信息戰(zhàn)特點(diǎn)，戰(zhàn)爭中信息及時(shí)獲取和反映對(duì)整個(gè)戰(zhàn)局影響至關(guān)重要，運(yùn)用傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)可以給指揮部門提供及時(shí)精確信息，這對(duì)增強(qiáng)國家國防軍事力量是非常重要。雖然傳感器網(wǎng)絡(luò)最初重要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，但是隨著技術(shù)發(fā)展，傳感器節(jié)點(diǎn)成本越來越低，而功能卻日益強(qiáng)大，使得此前造價(jià)昂貴傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前已經(jīng)可以進(jìn)入民用領(lǐng)域。當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在民用領(lǐng)域中得到了諸多應(yīng)用，越來越多也許應(yīng)用領(lǐng)域也不斷呈當(dāng)前人們面前，毫無疑問在傳感器網(wǎng)絡(luò)中隱藏著巨大商機(jī)。傳感器網(wǎng)絡(luò)在民用方面應(yīng)用重要有：生態(tài)環(huán)境監(jiān)測；基本設(shè)施安全；先進(jìn)制造；物流管理；醫(yī)療健康；工業(yè)傳感；智能交通控制；智能能源等。傳感器網(wǎng)絡(luò)尚有諸多其她方面應(yīng)用，前景無限，這里就不一一列舉了[18]。可以必定是，隨著技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，傳感器網(wǎng)絡(luò)必將會(huì)越來越多應(yīng)用到社會(huì)生活各個(gè)方面。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為當(dāng)今信息領(lǐng)域新研究熱點(diǎn)，有非常多核心技術(shù)有待發(fā)現(xiàn)和研究。而功耗和安全問題對(duì)于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來說，是兩個(gè)最重要性能指標(biāo)，因此WSN核心技術(shù)必然以減少網(wǎng)絡(luò)功耗和保證網(wǎng)絡(luò)安全為主線。下面簡介網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂?、?shù)據(jù)融合等某些核心技術(shù)。1)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂茖?duì)于自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂凭邆涮貏e重要意義。通過拓?fù)淇刂谱詣?dòng)生成良好網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造，可以提高路由合同和MAC合同效率，可為數(shù)據(jù)融合、目的定位等諸多方面奠定基本，有助于節(jié)約節(jié)點(diǎn)能量來延長網(wǎng)絡(luò)生存期。因此，拓?fù)淇刂剖荳SN研究核心技術(shù)之一[19]。WSN拓?fù)淇刂飘?dāng)前重要研究問題是在滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋度和連通度前提下，通過功率控制和骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)選取，剔除節(jié)點(diǎn)之間不必要無線通信鏈路，生成一種高效數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造。拓?fù)淇刂品譃楣?jié)點(diǎn)功率控制和層次型拓?fù)錁?gòu)造控制兩個(gè)方面。功率控制機(jī)制調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率，在滿足網(wǎng)絡(luò)連通度前提下，減少節(jié)點(diǎn)發(fā)送功率，均衡節(jié)點(diǎn)單跳可達(dá)鄰居數(shù)目；當(dāng)前已經(jīng)提出了以鄰居節(jié)點(diǎn)度為參照根據(jù)算法，以及運(yùn)用鄰近圖思想生成拓?fù)錁?gòu)造DRNG和DLSS算法。層次型拓?fù)淇刂七\(yùn)用分簇機(jī)制，讓某些節(jié)點(diǎn)作為簇頭，由簇頭形成一種解決并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)骨干網(wǎng)，其她非骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)可以暫時(shí)關(guān)閉通信模塊，進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)約能量。2)數(shù)據(jù)融合在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)傳感器采集數(shù)據(jù)并將它發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)終端。但是在數(shù)據(jù)采集和傳播過程中，總要對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行解決，因而存在如何對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行解決、融合問題。如果完全在本地節(jié)點(diǎn)上解決采集數(shù)據(jù)而只發(fā)送解決后成果，可以減少傳播數(shù)據(jù)功耗，但增長了本地節(jié)點(diǎn)解決器功耗；如果傳播原始采集數(shù)據(jù)，可以減少節(jié)點(diǎn)解決器功耗但增長了節(jié)點(diǎn)傳播數(shù)據(jù)功耗。因而，如何對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行解決與融合對(duì)減少節(jié)點(diǎn)能耗起到相稱大作用。普通網(wǎng)絡(luò)中傳感器數(shù)量諸多，傳感器采集數(shù)據(jù)具備一定冗余度，因而將各種節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)互相結(jié)合起來進(jìn)行解決可以減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳播量，有效減少系統(tǒng)功耗，問題是如何尋找本地節(jié)點(diǎn)解決與節(jié)點(diǎn)聯(lián)合解決平衡點(diǎn)。3)定位技術(shù)位置信息是傳感器節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)中不可缺少某些，沒有位置信息監(jiān)測消息普通毫無意義。為了提供有效位置信息，隨機(jī)布置傳感器節(jié)點(diǎn)必要可以在布置后擬定自身位置。由于傳感器節(jié)點(diǎn)存在資源有限、隨機(jī)布置、通信易受環(huán)境干擾甚至節(jié)點(diǎn)失效等特點(diǎn)，定位機(jī)制必要滿足自組織性、健壯性、能量高效、分布式計(jì)算等規(guī)定。既有WSN定位算法依照定位機(jī)制不同，可以分為基于測距辦法與不基于測距辦法兩類。基于測距定位機(jī)制運(yùn)用到達(dá)時(shí)間延遲、信號(hào)到達(dá)時(shí)差和接受信號(hào)強(qiáng)度來預(yù)計(jì)距離或來波方向，然后使用三邊測量法或最大似然預(yù)計(jì)等計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)位置。而不基于測距定位機(jī)制無需距離或角度信息，或者不用直接測量這些信息，僅依照網(wǎng)絡(luò)連通性等信息實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)定位。距離無關(guān)定位機(jī)制定位性受環(huán)境因素影響小，雖然定位誤差相應(yīng)有所增長，但定位精度可以滿足多數(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，是當(dāng)前人們重點(diǎn)關(guān)注定位機(jī)制[20]。4)無線通信技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)需要低功耗短距離無線通信技術(shù)。IEEE802.15.4原則是針對(duì)低速無線個(gè)人域網(wǎng)絡(luò)無線通信原則，把低功耗、低成本作為設(shè)計(jì)重要目的。由于IEEE802.15.4原則網(wǎng)絡(luò)特性與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在諸多相似之處，因而諸多研究機(jī)構(gòu)把它作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線通信平臺(tái)。此外，超寬帶無線通信以其高速率、低功耗、抗多徑、低成本等諸多優(yōu)勢，已成為室內(nèi)短距離無線網(wǎng)絡(luò)首選方案，這為WSN數(shù)據(jù)傳播開辟了一種嶄新方案。5)時(shí)間同步傳感器網(wǎng)絡(luò)中由于節(jié)能方略,節(jié)點(diǎn)在大某些時(shí)間是休眠,因此規(guī)定解決通信同步問題,即通信節(jié)點(diǎn)雙方需要在通信時(shí)同步喚醒。此外,傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種分布式網(wǎng)絡(luò),所有節(jié)點(diǎn)在通信上地位對(duì)等,沒有優(yōu)先級(jí)可言。因此要讓整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以工作在有效狀態(tài),往往需要做到全網(wǎng)或者一定范疇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)同步,而不是通信雙方簡樸同步。2.6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造從無線傳感器組網(wǎng)形態(tài)和辦法來看，有集中式、分布式和混合式。集中式類似于移動(dòng)通信蜂窩構(gòu)造，可以集中管理；分布式構(gòu)造類似于Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，可自組織網(wǎng)絡(luò)接入連接，可以分步管理；混合式構(gòu)造是集中式和分布式構(gòu)造組合。其中無線傳感器按節(jié)點(diǎn)功能及構(gòu)造層次來看，有可分為平面網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造、分級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造、混合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造以及Mesh網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造[21]。1)平面網(wǎng)絡(luò)：構(gòu)造如下圖2-2所示，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中最簡樸拓?fù)錁?gòu)造，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都為對(duì)等構(gòu)造，具備完全一致功能特性，也就是每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括相似MAC、路由、管理和安全等合同。但是由于采用自組織協(xié)同算法形成網(wǎng)絡(luò)，其組網(wǎng)算法比較復(fù)雜：圖2-2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平面網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造Fig2-2levelnetworkstructureofWirelesssensornetwork2)分級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造（層次網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造）：如下圖2-3所示，分級(jí)網(wǎng)絡(luò)分為上層和下層兩個(gè)某些—上層為中心骨干節(jié)點(diǎn)；下層為普通傳感器節(jié)點(diǎn)。骨干節(jié)點(diǎn)之間或者普通傳感器節(jié)點(diǎn)間采用是平面網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，然而骨干節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)之間采用是分級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造。普通傳感器節(jié)點(diǎn)沒有路由、管理及匯聚解決等功能。圖2-3無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造Fig2-3hierarchicalnetworkstructureofwirelesssensornetwork3)混合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造：如下圖2-4所示，混合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造時(shí)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中平面網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造和分級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造一種混合拓?fù)錁?gòu)造。這種構(gòu)造和分級(jí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造不同是普通傳感器節(jié)點(diǎn)之間可以直接通信，可不需要通過匯聚骨干節(jié)點(diǎn)來轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，但是對(duì)所需硬件成本更高[22]。圖2-4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)混合網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造Fig2-4hybridnetworkstructureofWirelesssensornetwork4)Mesh網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造：如下圖2-5所示，這是新型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造，這是種規(guī)則分步網(wǎng)絡(luò)，不同于完全連接網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造。普通只容許和節(jié)點(diǎn)近來鄰居通信。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)普通也是相似，因而Mesh網(wǎng)絡(luò)也稱為對(duì)等網(wǎng)。由于普通Mesh網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)之間存在多條路由途徑，網(wǎng)絡(luò)對(duì)于單點(diǎn)或單個(gè)鏈路故障具備較強(qiáng)容錯(cuò)能力。其中長處就是盡管所有節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等地位[23]，且具備相似計(jì)算和通信傳播功能，某個(gè)節(jié)點(diǎn)可被指定為簇首節(jié)點(diǎn)，并且可執(zhí)行額外功能，一旦簇首節(jié)點(diǎn)失效，此外一種節(jié)點(diǎn)可以立即補(bǔ)充并接管原簇首那些額外執(zhí)行功能。圖2-5無線傳感器網(wǎng)絡(luò)Mesh網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造Fig2-5MeshnetworkstructureofWirelesssensornetwork從技術(shù)上看，基于Mesh網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造無線傳感器具備如下特點(diǎn)：a.由無線節(jié)點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)：這種類型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是由一種傳感器或執(zhí)行器構(gòu)成且連接到一種雙向無線收發(fā)器。b.節(jié)點(diǎn)按照Mesh拓?fù)錁?gòu)造布置：網(wǎng)內(nèi)每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少可以和一種其她節(jié)點(diǎn)通信，這種方式可以實(shí)現(xiàn)比老式集線式或星型拓?fù)涓玫鼐W(wǎng)絡(luò)連接性。具備自我形成、自愈功能，以保證存在一條更加可靠通信途徑。c.支持多跳路由：來自一種節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)在其到達(dá)一種主機(jī)網(wǎng)關(guān)或控制器前，可以通過各種別的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。通過Mesh方式網(wǎng)絡(luò)連接，只需短距離通信鏈路，經(jīng)受較少干擾，因而可覺得網(wǎng)絡(luò)提供較高吞吐率及較高頻譜復(fù)用效率。d.功耗限制和移動(dòng)性取決于節(jié)點(diǎn)類型及應(yīng)用特點(diǎn)：普通基站或匯聚節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性較低，感應(yīng)節(jié)點(diǎn)可移動(dòng)性較高?；静皇茈娫聪拗?，而感應(yīng)節(jié)點(diǎn)普通由電池供電。e.存在各種網(wǎng)絡(luò)接入方式：可以通過新型、Mesh等節(jié)點(diǎn)方式和其她網(wǎng)絡(luò)集成。無線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)造：如下圖2-6所示，無線傳感器由傳感器模塊、解決器模塊、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊這四某些構(gòu)成。其中，傳感器模塊（傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器）負(fù)責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；解決器模塊（CPU、存儲(chǔ)器、嵌入式操作系統(tǒng)等）負(fù)責(zé)控制整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)操作，存儲(chǔ)和解決自身采集數(shù)據(jù)；無線通信模塊（網(wǎng)絡(luò)、MAC、收發(fā)器）負(fù)責(zé)與其她傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無線通信；能量供應(yīng)模塊為傳感器節(jié)點(diǎn)提供運(yùn)營所需能量，普通采用微型電池。圖2-6無線傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)造Fig2-6Wirelesssensornodestructure除了這四個(gè)模塊外，傳感器節(jié)點(diǎn)還可以涉及其她輔助單元，如移動(dòng)系統(tǒng)、定位系統(tǒng)和自供電系統(tǒng)等。由于傳感器節(jié)點(diǎn)采用電池供電，因而盡量采用低功耗器件，以獲得更高電源效率。3空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1ZigBee技術(shù)ZigBee是基于IEEE802.15.4原則低功耗個(gè)域網(wǎng)合同。依照這個(gè)合同規(guī)定技術(shù)是一種短距離、低功耗無線通信技術(shù)。這一名稱來源于蜜蜂八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動(dòng)翅膀“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依托這樣方式構(gòu)成了群體中通信網(wǎng)絡(luò)。其特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。重要合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡樸說，Zigbee是一種高可靠無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從原則75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴(kuò)展。ZigBee是一種由可多到65000個(gè)無線數(shù)傳模塊構(gòu)成一種無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范疇內(nèi)，每一種Zigbee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以互相通信，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間距離可以從原則75m無限擴(kuò)展。與移動(dòng)通信CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)不同是，ZigBee網(wǎng)絡(luò)重要是為工業(yè)現(xiàn)場自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)傳播而建立，因而，它必要具備簡樸，使用以便，工作可靠，價(jià)格低特點(diǎn)。而移動(dòng)通信網(wǎng)重要是為語音通信而建立，每個(gè)基站價(jià)值普通都在百萬元人民幣以上，而每個(gè)ZigBee“基站”卻不到1000元人民幣。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不但自身可以作為監(jiān)控對(duì)象，例如其所連接傳感器直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還可以自動(dòng)中轉(zhuǎn)別網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)傳過來數(shù)據(jù)資料。除此之外，每一種Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)(FFD)還可在自己信號(hào)覆蓋范疇內(nèi)，和各種不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)孤立子節(jié)點(diǎn)(RFD)無線連接。ZigBee是一種無線連接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915MHz(美國流行)3個(gè)頻段上,分別具備最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s傳播速率，它傳播距離在10-75m范疇內(nèi),但可以繼續(xù)增長。作為一種無線通信技術(shù)，ZigBee具備如下特點(diǎn)：1)低功耗：由于ZigBee傳播速率低,發(fā)射功率僅為1mW,并且采用了休眠模式，功耗低,因而ZigBee設(shè)備非常省電。據(jù)估算，ZigBee設(shè)備僅靠兩節(jié)5號(hào)電池就可以維持長達(dá)6個(gè)月到2年左右使用時(shí)間,這是其他無線設(shè)備望塵莫及。2)成本低：ZigBee模塊初始成本在6美元左右，預(yù)計(jì)不久就能降到1.5—2.5美元，并且ZigBee合同是免專利費(fèi)。低成本對(duì)于ZigBee也是一種核心因素。3)時(shí)延短：通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活時(shí)延都非常短，典型搜索設(shè)備時(shí)延30ms,休眠激活時(shí)延是15ms,活動(dòng)設(shè)備信道接入時(shí)延為15ms。因而ZigBee技術(shù)合用于對(duì)時(shí)延規(guī)定苛刻無線控制(如工業(yè)控制場合等)應(yīng)用。4)網(wǎng)絡(luò)容量大：一種星型構(gòu)造Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和一種主設(shè)備，一種區(qū)域內(nèi)可以同步存在最多100個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò),并且網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成靈活。5)可靠：采用了碰撞避免方略，同步為需要固定帶寬通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙,避開了發(fā)送數(shù)據(jù)競爭和沖突。MAC層采用了完全確認(rèn)數(shù)據(jù)傳播模式，每個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)包都必要等待接受方確認(rèn)信息。如果傳播過程中浮現(xiàn)問題可以進(jìn)行重發(fā)。6)安全：ZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)數(shù)據(jù)包完整性檢查功能,支持鑒權(quán)和認(rèn)證，采用了AES-128加密算法,各個(gè)應(yīng)用可以靈活擬定其安全屬性。ZigBee聯(lián)盟對(duì)ZigBee原則制定：IEEE802.15.4物理層、MAC層及數(shù)據(jù)鏈路層，原則已在5月發(fā)布。ZigBee網(wǎng)絡(luò)層、加密層及應(yīng)用描述層制定也獲得了較大進(jìn)展。V1.0版本已經(jīng)發(fā)布[24]。其她應(yīng)用領(lǐng)域及其有關(guān)設(shè)備描述也會(huì)陸續(xù)發(fā)布。由于ZigBee不但只是802.15.4代名詞，并且IEEE僅解決低檔MAC層和物理層合同，因而ZigBee聯(lián)盟對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層合同和API進(jìn)行了原則化。完全合同用于一次可直接連接到一種設(shè)備基本節(jié)點(diǎn)4K字節(jié)或者作為Hub或路由器協(xié)調(diào)器32K字節(jié)。每個(gè)協(xié)調(diào)器可連接多達(dá)255個(gè)節(jié)點(diǎn)，而幾種協(xié)調(diào)器則可形成一種網(wǎng)絡(luò)，對(duì)路由傳播數(shù)目則沒有限制。ZigBee聯(lián)盟還開發(fā)了安全層，以保證這種便攜設(shè)備不會(huì)意外泄漏其標(biāo)記，并且這種運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離傳播不會(huì)被其他節(jié)點(diǎn)獲得。3.2系統(tǒng)總體構(gòu)造設(shè)計(jì)EEE802.15.4和ZigBee合同中明擬定義了三種拓?fù)錁?gòu)造:星型構(gòu)造(Star)、網(wǎng)狀構(gòu)造(Mesh)和星-網(wǎng)構(gòu)造(ClusterTrec)，如圖3-1所示。在星型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造中，ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制，無其他路由節(jié)點(diǎn)，ZigBee終端設(shè)備直接與zigBee。協(xié)調(diào)器通信，終端設(shè)備間通信則需通過協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)。這是最簡樸拓?fù)錁?gòu)造，網(wǎng)絡(luò)通信范疇十分有限，單獨(dú)使用這種拓?fù)錁?gòu)造狀況很少。圖3-1Zigbee三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造Fig3-1ThreekindsnetworktopologystructureofZigBee在網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)和簇樹型網(wǎng)絡(luò)中，ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)建立和初始參數(shù)設(shè)定，網(wǎng)絡(luò)都可以通過ZigBee路由器進(jìn)行擴(kuò)展。但是，在簇樹型網(wǎng)絡(luò)中，路由器采用分級(jí)路由方略傳送數(shù)據(jù)和控制信息，并且普通是基于信標(biāo)(Beacon)通信模式。而在網(wǎng)狀網(wǎng)中則是完全對(duì)等點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，路由器不會(huì)定期發(fā)送信標(biāo)，僅在網(wǎng)內(nèi)設(shè)備規(guī)定期對(duì)其單播信標(biāo)。對(duì)于簇樹型網(wǎng)絡(luò)，其通信路由相對(duì)單一，骨干網(wǎng)絡(luò)中一旦有路由節(jié)點(diǎn)癱瘓，則相應(yīng)區(qū)域就進(jìn)入通信癱瘓狀態(tài)，要等待該某些網(wǎng)絡(luò)重組后，才干恢復(fù)通信。但是，簇樹型網(wǎng)定期發(fā)送信標(biāo)，使網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)能做到較好同步，便于節(jié)點(diǎn)定期進(jìn)入休眠狀態(tài)，減少功耗，延長網(wǎng)絡(luò)壽命。在網(wǎng)狀網(wǎng)中狀況則正好相反，完全點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信使路由有各種選取，提高了網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性，但是不定期發(fā)送信標(biāo)使網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)很難達(dá)到同步，必要采用別手段來實(shí)現(xiàn)，如廣播。因而，網(wǎng)狀構(gòu)造與簇樹構(gòu)造層次融合，必然是ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造一種發(fā)展方向。網(wǎng)狀網(wǎng)長處是容錯(cuò)能力和可靠性高，缺陷是不易維護(hù)和管理、費(fèi)用高、安裝復(fù)雜和不經(jīng)濟(jì)。基于以上分析，故設(shè)計(jì)選取星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造?？傮w設(shè)計(jì)圖如圖3-2：圖3-2總體設(shè)計(jì)圖Fig3-2Overalldesign3.3傳感器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)重要考慮如下幾點(diǎn)原則：1)成本低：為了滿足工業(yè)控制上某些需要，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)普通大量分布在被監(jiān)測區(qū)域，因而無線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量簡樸，減少成本。2)功耗低：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)普通應(yīng)用人工方式現(xiàn)場采集困難高危環(huán)境下，工作人員往往無法接近場合，終端節(jié)點(diǎn)普通規(guī)定不能經(jīng)常更換供電設(shè)備，規(guī)定功耗盡量較低。并規(guī)定節(jié)點(diǎn)普通在僅以小型電池供電狀況下，工作數(shù)月或更長。因此在無線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中，節(jié)能是至關(guān)重要。3)尺寸?。簾o線傳感器節(jié)點(diǎn)尺寸應(yīng)盡量小，保證對(duì)目的系統(tǒng)自身不會(huì)導(dǎo)致影響。并能被放置在任何物理環(huán)境下，能適應(yīng)不同環(huán)境規(guī)定。4)擴(kuò)展性靈活性：無線傳感器節(jié)點(diǎn)需要定義統(tǒng)一、完整外部接口，在需要添加新硬件部件時(shí)，可以在既有節(jié)點(diǎn)上直接添加，不需要開發(fā)新節(jié)點(diǎn)。同步，節(jié)點(diǎn)可以按照功能拆提成各種組件，組件之間通過原則接口自由組合，維護(hù)以便。在不同應(yīng)用環(huán)境下，選取不同組件自由配備系統(tǒng)，這樣就不必為每個(gè)應(yīng)用都開發(fā)一種全新硬件系統(tǒng)[25]。3.3.1節(jié)點(diǎn)硬件總體構(gòu)造如圖3-3所示，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，普通由數(shù)據(jù)采集單元(各種傳感器)、數(shù)據(jù)解決單元(微控制器等)、數(shù)據(jù)收發(fā)單元(射頻收發(fā)器、天線等)、電池供電單元構(gòu)成?？梢砸勒赵敿?xì)規(guī)定在數(shù)據(jù)采集單元模塊上進(jìn)行相應(yīng)傳感器擴(kuò)充以完畢特定數(shù)據(jù)采集。圖3-3傳感器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)框圖Fig3-3Hardwareblockdiagramofsensornode3.3.2解決器和無線通信模塊HFZ－CC2430EM－22CC2430單片機(jī)是TI公司（德州儀器）生產(chǎn)一款專用于IEEE802.15.4和ZigBee合同通信片上系統(tǒng)解決方案。其RF內(nèi)核是基于工業(yè)領(lǐng)先射頻通信芯片CC2420。在單個(gè)芯片上集成了CPU、存儲(chǔ)器、慣用片內(nèi)外設(shè)和RF射頻單元。它具備1個(gè)8位CPU（8051），主頻達(dá)32MHZ，具備最大128KB可編程FLASH和8KBSRAM，片內(nèi)外設(shè)非常豐富，重要涉及1個(gè)5通道8位至14位可編程ADC轉(zhuǎn)換器、4個(gè)定期器（其中涉及一種MAC定期器）、2個(gè)USART，1個(gè)DMA控制器、1個(gè)AES128協(xié)同解決器、1個(gè)看門狗定期器、1個(gè)內(nèi)部穩(wěn)壓器、21個(gè)可編程I/O引腳，可配備為通用I/O，也可配備為外設(shè)專用引腳。CC2430芯片采用0.18μmCMOS工藝生產(chǎn)，在接受和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27mA和25mA。具備3種休眠模式,從休眠模式轉(zhuǎn)換到正常模式僅需54us，特別適合規(guī)定電池長期供電應(yīng)用場合[26]。其重要特點(diǎn)如下：(1)高性能和低功耗8051微控制器核。(2)集成符合IEEE802.15.4原則2.4GHzRF無線電收發(fā)機(jī)。(3)優(yōu)良無線接受敏捷度和強(qiáng)大抗干擾性。(4)32,64,128KB在線系統(tǒng)可編程flash。(5)多通道DMA控制器。(6)非常少外部組件。(7)低電流功耗（運(yùn)營在32MHZ時(shí)，RX：27mA，TX：25mA）。(8)在休眠模式時(shí)僅0.9μA電流功耗，外部中斷或RTC能喚醒系統(tǒng)。(9)在待機(jī)模式時(shí)少于0.6μA流耗，外部中斷能喚醒系統(tǒng)。(10)低功耗到正常工作模式需要時(shí)間很少。硬件支持CSMA/CA功能。(11)較寬電壓范疇（2.0～3.6V）。(12)支持?jǐn)?shù)字RSSI/LQI批示。(13)具備電池監(jiān)測和溫度傳感器。(14)8通道8~14位模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC。(15)集成AES安全協(xié)解決器。(16)帶有2個(gè)強(qiáng)大支持多組串行合同USART。(17)1個(gè)符合IEEE802.15.4規(guī)范MAC定期器，1個(gè)16位定期器和2個(gè)8位定期器。(18)21個(gè)通用I/O引腳，其中有2個(gè)具備20mA灌電流和拉電流能力。(19)靈活功能強(qiáng)大開發(fā)環(huán)境。圖3-4CC2430內(nèi)部構(gòu)造示意圖Fig3-4TheCC2430internalstructurediagramCC2430芯片內(nèi)部集成了大量必要電路，因而只需很少外圍電路就可以正常運(yùn)營并實(shí)現(xiàn)無線收發(fā)功能。圖3-5是CC2430外圍電路設(shè)計(jì)圖[27]。圖3-5CC2430外圍電路設(shè)計(jì)Fig3-5CC2430peripheralcircuitdesign在圖3-5中電容C8到C6通過除去雜波干擾穩(wěn)定電壓，還可以用來濾波，其電容值分別是220nF，220nF，100nF。0.1uF電容C5可以防止單片機(jī)錯(cuò)誤復(fù)位，某些去除雜波干擾。C14,C13，C12，C11，C10是對(duì)電源進(jìn)行濾波以提高工作穩(wěn)定性去耦電容。一種PCB微波傳播線和電感值分別為8.2nH，22nH，1.8nH電感L1，L2，L3電感以及5.6pF電容C9構(gòu)成非平衡變壓器，滿足RF輸出/輸入對(duì)匹配電阻(50Ω)規(guī)定。偏置電阻R2阻值為56kΩ，32MHZ晶體振蕩器精密偏置電流由阻R1值為43kΩ偏置電阻設(shè)立。用于正常工作32MHZ晶振電路由電容值為22pF電容C2，C1連接起來。用于休眠工作32.768KHZ晶振電路由電容值為15pF電容C4，C3連接起來，從而減少能量消耗。選用外置天線，選用兩節(jié)干電池為低功耗CC2430芯片供電[28]。3.3.2傳感器模塊1.溫濕度傳感器DHT90DHT90/91/95系列插針型溫濕度傳感器采用原裝進(jìn)口數(shù)字溫濕度傳感器芯片，引腳插針為原則2.54插針。該傳感器品質(zhì)卓越、響應(yīng)超快、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高。她合用代工生產(chǎn)顧客，免焊接、免水合解決，縮短開發(fā)時(shí)間，提高開發(fā)效率；精準(zhǔn)測量相對(duì)濕度、溫度、露點(diǎn)；全標(biāo)定輸出，使用時(shí)無需重新校準(zhǔn)；卓越長期穩(wěn)定性；高精度兩線制數(shù)字接口，直接與單片機(jī)相連；祈求式測量，超低能耗；無需其她外部元件；自動(dòng)休眠。實(shí)物如圖3.6所示，由圖可知提供4針單排引腳封裝，從下至上為一到四號(hào)引腳。一號(hào)引腳SCK（時(shí)間線），二號(hào)引腳VDD（電源線），三號(hào)引腳GND（接地線），四號(hào)引腳DATA（數(shù)據(jù)線）。DHT90工作電壓范疇為2.4－5.5V，最佳工作電壓為3.3V，普通在二號(hào)引腳（VDD）和三號(hào)引腳(GND)之間加一種去耦電容，穩(wěn)定電壓。一號(hào)引腳（SCK）用于微解決器和DHT90通信同步，不存在最小SCK頻率，由于有一種完全靜態(tài)邏輯接口。四號(hào)引腳（DATA）是讀取數(shù)據(jù)三態(tài)門引腳。數(shù)據(jù)線在時(shí)鐘線上升沿有效，在時(shí)鐘線下降沿之后變化狀態(tài)。當(dāng)傳播數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)鐘線處在高電平時(shí)數(shù)據(jù)線需要堅(jiān)持穩(wěn)定，微解決器使數(shù)據(jù)線處在低電平來解決信號(hào)沖突問題，因而需要上拉一種電阻拉高電平。DHT90是數(shù)字溫濕度傳感器系列中插針型傳感器。實(shí)物如圖3-6，傳感器輸出全標(biāo)定數(shù)字信號(hào)，并把信號(hào)解決和傳感元件連在一起。為保證產(chǎn)品穩(wěn)定性與可靠性采用采用專利CMOSens技術(shù)。傳感器重要由一種14位A/D轉(zhuǎn)換器，串行接口電路，一種由能隙材料制作測試溫度元件和一種敏感電容性聚合體測試濕度元件構(gòu)成。默認(rèn)14位辨別率輸出溫度值，12位辨別率輸出濕度值，通過狀態(tài)寄存器將為12位和8位[29]。圖3-6DHT90實(shí)物Fig3-6DHT90因而，DHT90具備體積小，全標(biāo)定，數(shù)字輸出，低功耗，卓越長期穩(wěn)定性，4針單排引腳封裝易于安裝，超快響應(yīng)，可靠CRC校驗(yàn)功能，抗干擾能力強(qiáng)和性價(jià)比高等長處。DHT90測濕范疇為0～100%RH，測溫范疇為－40～120℃，溫度響應(yīng)時(shí)間不大于30s，濕度響應(yīng)時(shí)間為8s，溫度測量精度為±0.5℃，濕度測量精度為±4.5%RH，安裝2.54mm插針。傳感器DHT90通信實(shí)現(xiàn)重要由如下幾步構(gòu)成。一方面是啟動(dòng)傳感器，依照DHT90供電電壓范疇選取恰當(dāng)電壓向傳感器通電，上電后傳感器進(jìn)入休眠狀態(tài)，在此狀態(tài)11ms內(nèi)不可以向傳感器發(fā)送任何命令。傳感器啟動(dòng)后，開始發(fā)送命令，先由微解決器向傳感器發(fā)送一種“啟動(dòng)傳播”時(shí)序，完畢傳播采集數(shù)據(jù)初始化工作?！皢?dòng)傳播”時(shí)序如圖3-7所示，SCK高電平時(shí)DATA是低電平，隨后SCK翻轉(zhuǎn)為低電平，之后SCK翻轉(zhuǎn)為高電平時(shí)DATA也變?yōu)楦唠娖絒20]。圖3-7“啟動(dòng)傳播”時(shí)序Fig3-7Starttimingtransmission初始化時(shí)序發(fā)送之后，微解決器向DHT90發(fā)送測量命令，一種字節(jié)測量命令高三位是地址位（當(dāng)前值為000），低五位是命令位（濕度測量為00101，溫度測量為00011,寫狀態(tài)寄存器為00110，讀狀態(tài)寄存器為00111，軟復(fù)位為11110。DHT90通過第八個(gè)和第九個(gè)SCK時(shí)鐘下降沿之后DATA先后為低電平和高電平來擬定接受到命令，對(duì)的接受。微解決器向DHT90發(fā)送了測量命令，并擬定DHT90已經(jīng)對(duì)的接受到了命令，之后就是耐心等待測量數(shù)據(jù)，由DHT90感知采集數(shù)據(jù)，然后DHT90通過把DATA變?yōu)榈碗娖讲⑦M(jìn)入空閑模式來表達(dá)數(shù)據(jù)測量完畢。測量數(shù)據(jù)結(jié)束前微解決器不可以觸發(fā)SCK時(shí)鐘。測量完畢數(shù)據(jù)在讀出之前可以先存儲(chǔ)在DHT90存儲(chǔ)器中[21]。數(shù)據(jù)測量完畢之后重新啟動(dòng)時(shí)鐘，開始向微解決器傳播數(shù)據(jù)，測量時(shí)序如圖3-8所示。如圖由一種字節(jié)CRC校驗(yàn)和兩個(gè)字節(jié)測量數(shù)據(jù)形式傳播成果，每個(gè)字節(jié)間通過拉低DATA來判斷，數(shù)據(jù)右對(duì)齊從MSB開始傳播，最后一位叫做確認(rèn)位用來結(jié)束通信[22]。圖3-8測量時(shí)序Fig3-8Measurementtime微解決器用復(fù)位串口時(shí)序如圖3-9，避免中斷與DHT90通信。發(fā)送完復(fù)位時(shí)序后發(fā)送其她命令之前要發(fā)送一種“啟動(dòng)傳播”時(shí)序[23]。圖3-9復(fù)位串口時(shí)序Fig3-9ResetserialporttimingDHT90與CC2430接口電路如圖3-10所示。圖3-10DHT90與CC2430接口電路Fig3-10DHT90andCC2430interfacecircuit通過上圖可得，DHT90一號(hào)引腳SCLK與CC2430P1_0口相連，二號(hào)引腳VDD與電源相連，三號(hào)引腳GND接地，四號(hào)引腳DATA與CC2430P1_3口相連，其中電源與地間接上0.1uF去耦電容，提供穩(wěn)定電壓，數(shù)據(jù)線與電源間接一種10K上拉電阻提高驅(qū)動(dòng)能力。空氣質(zhì)量傳感器QS-01QS-01是一種二氧化錫半導(dǎo)體氣體傳感器，對(duì)各種空氣污染源（諸如：VOC）均有很高敏捷度，并且響應(yīng)時(shí)間不久，傳感器采用塑料外殼，有3個(gè)引腳，可在極低功耗狀況下獲得極好感應(yīng)特性，這款產(chǎn)品非常適合應(yīng)用于空氣品質(zhì)控制系統(tǒng)、排風(fēng)電扇和空氣清新機(jī)。空氣質(zhì)量傳感器QS-01外部構(gòu)造圖如圖3-11所示。其中1號(hào)管腳為電源線接5.0V電壓，2號(hào)管腳為模仿信號(hào)線，3號(hào)管腳為接地線。其中2號(hào)管腳和3號(hào)管腳之間需要接一種恰當(dāng)阻值負(fù)載電阻RL[30]。圖3-11空氣質(zhì)量傳感器QS-01外部構(gòu)造圖Fig3-11TheairqualitysensorQS-01externalstructurediagram傳感器QS-01內(nèi)部由一種傳感器電阻RS和一種加熱器電阻RH構(gòu)成。傳感器電阻RS在空氣中阻值范疇為5KΩ～20KΩ，當(dāng)有有害氣體時(shí)RS變小，傳感器電阻RS變化體當(dāng)前負(fù)載電阻RL上電壓變化,RS=(VC*RL)/VRL-RL。2號(hào)管腳信號(hào)線與CC2430內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)化器接口P0.7口相接，CC2430芯片24號(hào)引腳為其內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器提供1.8V工作電壓，因而要保證2號(hào)管腳輸出電壓VRL不大于1.8V。經(jīng)計(jì)算設(shè)定負(fù)載電阻RL阻值為280Ω，加熱器電阻RH為91Ω[31]。圖3-12是空氣質(zhì)量傳感器QS-01與CC2430接口電路。圖3-12空氣質(zhì)量傳感器QS-01與CC2430接口電路Fig3-12theairqualitysensorQS-01andtheinterfacecircuitofCC24303.4匯聚節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中匯聚節(jié)點(diǎn)由解決器模塊，無線收發(fā)模塊，電源模塊構(gòu)成。其中解決器模塊和無線收發(fā)模塊與傳感器節(jié)點(diǎn)形同都采用HFZ－CC2430EM－22模塊，不同是電源模塊。匯聚節(jié)點(diǎn)始終處在啟動(dòng)狀態(tài)，等待接受傳感器節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，因此匯聚節(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)始終供電，本系統(tǒng)選用USB供電模式。系統(tǒng)中匯聚節(jié)點(diǎn)將解決后采集數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給PC機(jī)進(jìn)而進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控，因而在匯聚節(jié)點(diǎn)上要增設(shè)一種RS－232串口電路，這里咱們采用西安華凡科技有限公司SmartRF07DB母板來實(shí)現(xiàn)電源模塊和串口電路。3.4.1電源模塊匯聚節(jié)點(diǎn)電源模塊電路如圖3-13所示。圖3-13電源模塊電路原理圖Fig3-13schematicdocumentofthepowermodule由圖可知該模塊可以滿足各種供電方式，如電池供電、實(shí)驗(yàn)室電源供電、PWRjack供電和USB供電。本系統(tǒng)匯聚節(jié)點(diǎn)采用USB供電方式。當(dāng)該模塊與PC機(jī)通過USB總線連接時(shí)，可以直接獲取USB總線上電源，經(jīng)板子上LP2985－3.3線性穩(wěn)壓芯片后輸出3.3V（和1.8V）電壓。3.4.2RS－232串口模塊RS－232接口經(jīng)常直接于PC機(jī)或者其她設(shè)備進(jìn)行通信，涉及MAX3232串口電平轉(zhuǎn)換器，原則DB9female接口。RS－232接口原理圖如圖3-14所示[32]。圖3-14RS－232接口原理圖Fig3-14RS-232interfacediagramMAX3232為雙通道串口電平轉(zhuǎn)換芯片，其與串口線和CC2430連接狀況如下。MAX3232RS－232電平收發(fā)端R2IN與T20UT引腳和串口線收發(fā)端RS232－RTS與RS232－CTS引腳相連，TTL電平收發(fā)端T2IN與R2OUT引腳和CC2430P0.5與P0.4端口相連。MAX3232TllN引腳接CC2430P0.3引腳，RIOUT引腳接CC2430P0.2引腳，接受CC2430匯聚節(jié)點(diǎn)通過ZigBee通信傳送過來數(shù)據(jù)。4空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1ZigBee合同無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行互相數(shù)據(jù)交流就要有相應(yīng)無線網(wǎng)絡(luò)合同(涉及MAC層、路由、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等)，老式無線合同很難適應(yīng)無線傳感器低耗費(fèi)、低能量、高容錯(cuò)性等規(guī)定，這種狀況下，ZigBee合同應(yīng)運(yùn)而生。Zigbee基本是IEEE802.15.但I(xiàn)EEE僅解決低檔MAC層和物理層合同，因而Zigbee聯(lián)盟擴(kuò)展了IEEE，對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層合同和API進(jìn)行了原則化。Zigbee是一種新興短距離、低速率無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。重要用于近距離無線連接。它有自己合同原則，在數(shù)千個(gè)微小傳感器之間互相協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少能量，以接力方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一種傳感器傳到另一種傳感器，因此它們通信效率非常高。ZigBee是一種由可多到65000個(gè)無線數(shù)傳模塊構(gòu)成一種無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，十分類似既有移動(dòng)通信CDMA網(wǎng)或GSM網(wǎng)，每一種ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊類似移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)一種基站，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范疇內(nèi)，它們之間可以進(jìn)行互相通信；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間距離可以從原則75米，到擴(kuò)展后幾百米，甚至幾公里；此外整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)還可以與既有其他各種網(wǎng)絡(luò)連接。普通，符合如下條件之一應(yīng)用，就可以考慮采用ZigBee技術(shù)做無線傳播：需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控網(wǎng)點(diǎn)多；規(guī)定傳播數(shù)據(jù)量不大，而規(guī)定設(shè)備成本低；規(guī)定數(shù)據(jù)傳播可靠性高，安全性高；設(shè)備體積很小，不便放置較大充電電池或者電源模塊；電池供電；地形復(fù)雜，監(jiān)測點(diǎn)多，需要較大網(wǎng)絡(luò)覆蓋；既有移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋盲區(qū)；使用現(xiàn)存移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行低數(shù)據(jù)量傳播遙測遙控系統(tǒng)；使用GPS效果差，或成本太高局部區(qū)域移動(dòng)目的定位應(yīng)用。值得注意是，在已經(jīng)發(fā)布ZigBeeV1.0中并沒有規(guī)定詳細(xì)路由合同，詳細(xì)合同由合同棧實(shí)現(xiàn)如圖4-1。圖4-1zigbee合同棧Fig4-1theZigBeeprotocolstackZigBee合同基本規(guī)定涉及:一種8位解決器，完整合同軟件需要32K字節(jié)ROM，而最小合同軟件僅需要4K字節(jié)ROM。ZigBee合同易于實(shí)現(xiàn)、簡樸、緊湊，雖然該合同模型是在原則開放式系統(tǒng)互連（OSI）模型之上建立，但只定義涉及到ZigBee層。ZigBee合同總共四層分別為：應(yīng)用層（APL）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、介質(zhì)接入控制子層（MAC）和物理層（PHY）。應(yīng)用層由制造商制定應(yīng)用對(duì)象、ZigBee設(shè)備對(duì)象（ZDO）和應(yīng)用支持子層（APS）構(gòu)成，該層功能是為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)接口、定義顧客對(duì)象和提供必要函數(shù)。網(wǎng)絡(luò)層功能是定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)造、傳送數(shù)據(jù)、路由查找、拋棄或者接受其她節(jié)點(diǎn)、實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)離開或者加入網(wǎng)絡(luò)。MAC層功能是支持PAN連接和分離、為兩個(gè)對(duì)等MAC實(shí)體提供可靠鏈路、訪問無線信道并產(chǎn)生同步信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。物理層功能是定義了MAC層與物理層接口，定義了物理無線信道信道頻率、信道接入方式和信道能量監(jiān)測。每層為上一層提供服務(wù)：管理實(shí)體提供其她所有所有服務(wù)，數(shù)據(jù)實(shí)體只提供數(shù)據(jù)傳播服務(wù)。通過服務(wù)接入點(diǎn)(SAP)每一層為上一層提供服務(wù)，相應(yīng)功能是通過SPA提供原語實(shí)現(xiàn)。4.2IAR開發(fā)環(huán)境簡介本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選取了IAREmbeddedWorkbench作為軟件開發(fā)平臺(tái)，其界面和諧，調(diào)試功能強(qiáng)大得到了廣泛應(yīng)用。IAREmbeddedWorkbench為開發(fā)不同目的解決器項(xiàng)目提供了強(qiáng)有力集成開發(fā)工具。該集成開發(fā)環(huán)境中IARC/C++編輯器，匯編工具，鏈接器，庫管理器，文獻(xiàn)編輯器，工程管理器和C-SPY調(diào)試器。通過其內(nèi)置針對(duì)不同芯片代碼優(yōu)化器，IAREmbeddedWorkbench可覺得8051系列芯片生成非常高效和可靠FLASH/PROMable代碼。不但有這些過硬技術(shù)，IARSystems還能提供專業(yè)全球技術(shù)支持[32]。IAREW合用于開發(fā)基于8位、16位以及32位微解決器嵌入式系統(tǒng)，其集成開發(fā)環(huán)境具備統(tǒng)一界面，為顧客提供了一種易學(xué)和具備最大代碼繼承能力開發(fā)平臺(tái)，以及對(duì)各種特殊目的支持。IARSystemsC/C++編譯器可以生成高效可靠可執(zhí)行代碼，并且應(yīng)用程序規(guī)模越大，效果越明顯；與其她工具開發(fā)商相比，系統(tǒng)提示使用全局和針對(duì)詳細(xì)芯片優(yōu)化技術(shù)；連接器提供全局類型檢測和范疇檢測對(duì)于生成目的代碼質(zhì)量是至關(guān)重要。IAREmbeddedworkbench生成可執(zhí)行代碼可以運(yùn)營于更小尺寸、更低成本微解決之上，從而減少了產(chǎn)品開發(fā)成本。IAREmbeddedworkbench集成編譯器重要產(chǎn)品特性有：(1)高效PROMable代碼。(2)完全原則C兼容。(3)內(nèi)建對(duì)芯片程序速度和大小優(yōu)化器。(4)目的特性擴(kuò)充。(5)版本控制和擴(kuò)展工具支持良好。(6)便捷中斷解決和模仿。(7)瓶頸性能分析。(8)高效浮點(diǎn)支持。(9)內(nèi)存模式選取。用IAREW進(jìn)行開發(fā)典型環(huán)節(jié)如下：第一步：配備開發(fā)環(huán)境，選取芯片類型、程序堆棧大小、仿真器類型等；第二步：編輯并編譯源文獻(xiàn)；第三步：連接目的文獻(xiàn)，包括調(diào)試選項(xiàng)；第四步：調(diào)試程序，若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，返回第二步，修改文獻(xiàn)后繼續(xù)進(jìn)行；第五步：調(diào)試通過后，去掉調(diào)試選項(xiàng)，重新連接；第六步：生成程序代碼，下載到Soc片上系統(tǒng)中。4.3傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中無線傳感器節(jié)點(diǎn)工作流程是先進(jìn)行初始化工作，涉及初始化操作系統(tǒng)、應(yīng)用幀層合同、MAC層合同、非易失變量、FLASH存儲(chǔ)、各個(gè)硬件模塊、堆棧、系統(tǒng)時(shí)鐘等十余項(xiàng)，形成芯片MAC地址，監(jiān)測芯片電壓。初始化完畢后，傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)出信號(hào)祈求加入網(wǎng)絡(luò)，這里采用父節(jié)點(diǎn)直接方式加入網(wǎng)絡(luò)，詳細(xì)在前面做過簡介，如果傳感器節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)成功，傳感器節(jié)點(diǎn)開始對(duì)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集結(jié)束后向匯聚節(jié)點(diǎn)即協(xié)調(diào)器發(fā)送采集數(shù)據(jù)，發(fā)送成功之后返回到信息采集階段，繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，周而復(fù)始不斷采集數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)[29]。如下是程序設(shè)計(jì)重要實(shí)現(xiàn)過程，以溫度作為監(jiān)控采集數(shù)據(jù)。1.主程序設(shè)計(jì)終端節(jié)點(diǎn)重要功能：加入到當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中去，可以讀取采集數(shù)據(jù)信息，將其發(fā)送至中心節(jié)點(diǎn)，可以接受來自中心節(jié)點(diǎn)傳來數(shù)據(jù)和命令。終端節(jié)點(diǎn)流程圖如圖4.5所示。終端節(jié)點(diǎn)一方面進(jìn)行初始化，涉及解決器、開發(fā)板、合同棧、中斷、串口、批示燈以及其她某些外設(shè)。另一方面發(fā)送連接網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，試圖加入網(wǎng)絡(luò)，如果加入網(wǎng)絡(luò)失敗將繼續(xù)嘗試若干次。成功加入網(wǎng)絡(luò)之后，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并發(fā)送，如果發(fā)送失敗繼續(xù)嘗試，直到發(fā)送成功為止。2.初始化程序在CC2430上電復(fù)位后，一方面進(jìn)行初始化工作，涉及合同棧初始化、串口初始化、定期器初始化、硬件初始化、變量初始化、AD初始化等。圖4-2終端傳感器節(jié)點(diǎn)流程圖Fig4-2FrameformatofterminalnodevoidSAPI_Init(bytetask_id)；//任務(wù)初始化函數(shù)voidHalAdcInit(void)；//AD初始化HAL_BOARD_INIT()；//硬件初始化zmain_ram_init()；//合同棧初始化InitBoard(OB_COLD)；//I/O串口初始化3.無線數(shù)據(jù)收發(fā)無線數(shù)據(jù)發(fā)送：voidzb_SendDataRequest(uint16destination，uint16commandId，uint8len,uint8*pData，uint8handle，uint8txOptions，uint8radius)；//發(fā)送函數(shù)afStatus_tAF_DataRequest(afAddrType_t*dstAddr，endPointDesc_t*srcEP,uint16cID，uint16len，uint8*buf，uint8*transID,uint8options，uint8radius)；//發(fā)送數(shù)據(jù)某些函數(shù)在該程序中，一方面進(jìn)行初始化，關(guān)閉接受機(jī)，并定義發(fā)送數(shù)據(jù)包字節(jié)數(shù)，在不超過最大字節(jié)數(shù)前提下，將采集到溫度傳至幀格式數(shù)據(jù)載荷中存儲(chǔ)，之后進(jìn)行發(fā)送。無線數(shù)據(jù)接受：voidzb_ReceiveDataIndication(uint16source，uint16command，uint16len，uint8*pData)；//接受函數(shù)在該程序中，一方面進(jìn)行初始化，打開接受機(jī)，當(dāng)上一種數(shù)據(jù)包已經(jīng)成功讀取完畢，之后進(jìn)行接受。4.數(shù)據(jù)采集程序uint8myApp_ReadTemperature(void);//溫度采集在該程序中，一方面對(duì)溫度傳感器ADC進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行溫度采集并取平均值。4.4匯聚節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中匯聚節(jié)點(diǎn)即協(xié)調(diào)器工作流程狀況為先是進(jìn)行初始化，詳細(xì)狀況與傳感器節(jié)點(diǎn)類似。然后組建網(wǎng)絡(luò)，組建網(wǎng)絡(luò)過程在上文已經(jīng)做過詳細(xì)簡介，組網(wǎng)成功之后匯聚節(jié)點(diǎn)等待傳感器節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，當(dāng)收到傳感器節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)時(shí)，匯聚節(jié)點(diǎn)通過ZigBee無線通信技術(shù)接受數(shù)據(jù)，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行一定解決后通過串口發(fā)送給PC機(jī)然后向傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答信息，發(fā)送完畢返回到之前等待信息狀態(tài)，依次循環(huán)下去[33]。1.主程序設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)器重要功能：組建網(wǎng)絡(luò)，接受數(shù)據(jù)，解決數(shù)據(jù)，串口發(fā)送數(shù)據(jù)至PC機(jī)并進(jìn)行顯示。程序流程圖[34]如圖4-3所示。初始化涉及解決器、開發(fā)板、合同棧、中斷、串口、批示燈以及其她某些外設(shè)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)一方面進(jìn)行初始化，然后初始化一種網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)形成見上一小節(jié)，如果網(wǎng)絡(luò)初始化成功，可以在液晶屏上看到網(wǎng)絡(luò)初始化某些信息。如協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)物理地址、已建立網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ID號(hào)和頻道號(hào)等。之后等待來自終端采集數(shù)據(jù)信息，將其通過串口發(fā)送至PC機(jī)進(jìn)行顯示，同步，其所有信息都可以在液晶屏上進(jìn)行顯示。初始化函數(shù)和無線數(shù)據(jù)收發(fā)與終端節(jié)點(diǎn)類似，這里就不再重述。僅在接受某些加入了與計(jì)算機(jī)串口通信程序，這一某些將在下一章進(jìn)行簡樸簡介。圖4-3匯聚節(jié)點(diǎn)流程圖Fig4-3sinkframeformat2.串口通信及PC顯示程序voiddebug_str((uint8*)buf)；//將采集到溫度值發(fā)送至串口一方面進(jìn)行串口初始化，將采集到溫度信息通過串口發(fā)送字符串函數(shù)傳至計(jì)算機(jī)，并在每次傳完溫度后將采集到溫度顯示在串口調(diào)試助手界面上。3.液晶顯示程序voidHalLcdWriteString(char*str，uint8option)；//在LCD上顯示行voidHalLcdWriteScreen(char*line1，char*l