基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和測(cè)試案例目錄TOC\o"1-3"\h\u4611基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和測(cè)試案例 13091.1DHT11溫濕度傳感器數(shù)據(jù)采集軟件系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 1186091.2濕度傳感器DHT11模塊軟件設(shè)計(jì) 2207891.3ZigBee模塊軟件設(shè)計(jì) 3421.4MCU軟件流程設(shè)計(jì) 7106202系統(tǒng)測(cè)試 971432.1硬件測(cè)試 917132.2軟件測(cè)試 1063042.3測(cè)試分析 111.1DHT11溫濕度傳感器數(shù)據(jù)采集軟件系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)當(dāng)DHT11溫濕度傳感器運(yùn)行時(shí)，總共有三個(gè)與之相關(guān)的過(guò)程，即：（1）主控制器初始化溫濕度傳感器（2）重啟系統(tǒng)后，主機(jī)檢測(cè)到DHT11的存在，并在讀取或?qū)懭胱?cè)表之前發(fā)送ROM操作命令。（3）主控制器向DHT11發(fā)送功能命令。通常，溫濕度傳感器僅根據(jù)該過(guò)程響應(yīng)主控制器發(fā)送的命令，并根據(jù)命令的要求執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。以下是上述三個(gè)過(guò)程的詳細(xì)介紹：（1）主控制器對(duì)DHT11的初始化在指令溫濕度傳感器之前必須初始化溫濕度傳感器。初始過(guò)程是發(fā)送脈沖信號(hào)以恢復(fù)主芯片的默認(rèn)狀態(tài)，從機(jī)將接收脈沖信號(hào)。主芯片發(fā)送的默認(rèn)狀態(tài)。發(fā)送答案。在發(fā)送恢復(fù)默認(rèn)狀態(tài)的脈沖信號(hào)后，主芯片會(huì)持續(xù)檢查1-Wire的狀態(tài)。1-Wire總線具有強(qiáng)大的功能：它是一個(gè)信號(hào)傳輸電路，允許通過(guò)單條數(shù)據(jù)線在器件和主器件之間傳輸信息。主控制器等待1-Wire的溫度狀態(tài)等待溫度傳感器的響應(yīng)。該操作主要用于檢查溫度傳感器是否準(zhǔn)備就緒。如果主控制器未收到指定的時(shí)間。當(dāng)接收到響應(yīng)消息時(shí)，不能查看溫度傳感器并返回或發(fā)送提醒信息。主控制器發(fā)送ROM操作命令一旦主控制器接收到溫度傳感器發(fā)送的響應(yīng)消息，它就可以發(fā)出ROM操作命令。ROM操作命令有五種類(lèi)型，即搜索，報(bào)警，匹配和跳轉(zhuǎn)。ROM操作控制的作用是將多個(gè)溫度傳感器連接到總線。該溫濕度傳感器的流程框圖如圖4-1所示圖4-1溫度傳感器的流程框圖1.2濕度傳感器DHT11模塊軟件設(shè)計(jì)由于濕度傳感器是一個(gè)容量，無(wú)法測(cè)量容量，因此可以使用555多諧振電路確定頻率，并使用單片機(jī)來(lái)計(jì)算功率值，然后計(jì)算濕度值來(lái)計(jì)算濕度值。濕度傳感器采集過(guò)程的功能框圖如圖4-2所示。開(kāi)始開(kāi)始啟動(dòng)單片機(jī)定時(shí)器初始化設(shè)置記錄捕獲值重啟捕獲下降沿？下降沿？記錄捕獲值計(jì)算脈沖周期N=?去極值濾波計(jì)算相對(duì)濕度溫度補(bǔ)償?shù)玫降膶?shí)際值否否否是是是圖4-2濕度傳感器采集流程框圖1.3ZigBee模塊軟件設(shè)計(jì)本文檔中設(shè)計(jì)的ZigBee無(wú)線節(jié)點(diǎn)協(xié)議棧使用Z-Stack協(xié)議棧。Z-Stack協(xié)議棧由德州儀器于2007年開(kāi)發(fā)，符合ZigBee標(biāo)準(zhǔn)。它同時(shí)支持多個(gè)平臺(tái)，包括CC2430收發(fā)器平臺(tái)。協(xié)議棧的作用是指定通信的軟件和硬件可以在不同的層次上運(yùn)行。在網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中，協(xié)議層將信息分組并轉(zhuǎn)發(fā)到相反的協(xié)議層。。因此，在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，用戶首先壓縮數(shù)據(jù)，然后從下到上切換每個(gè)協(xié)議層，每個(gè)協(xié)議層實(shí)體將協(xié)議層添加到用戶發(fā)送的信息中。原始格式。例如，每層的控制信息和頭信息最終到達(dá)物理層，物理層是協(xié)議棧的最低層，轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)比特流，并且可以是在物理層連接之間傳輸。然后，瀏覽不同的協(xié)議棧。每個(gè)層根據(jù)原始格式從數(shù)據(jù)包中提取該層的必要數(shù)據(jù)。最后一個(gè)用戶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包安裝在協(xié)議棧中，每層可以根據(jù)最初定義的格式提取該層所需的信息。無(wú)線的ZigBee的操作是基于堆棧ZigBee協(xié)議，這是為什么協(xié)議棧使用分層結(jié)構(gòu)來(lái)協(xié)議來(lái)傳遞數(shù)據(jù)，因?yàn)槊恳粚涌商峁┓?wù)使每個(gè)獨(dú)立的層。Z-Stack采用的軟件層結(jié)構(gòu)和硬件抽象層為各種硬件模塊提供驅(qū)動(dòng)程序，包括定時(shí)器，I/O端口，異步發(fā)送器，通用UART和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。程序程序接口API用于提供各種服務(wù)擴(kuò)展。用戶可以通過(guò)調(diào)用OSAL提供的適當(dāng)API并使用一個(gè)程序任務(wù)來(lái)執(zhí)行多任務(wù)編程。系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖4-3所示：圖4-3Z-Steak系統(tǒng)運(yùn)行流程圖ZigBee模塊的軟件部分分為兩部分：協(xié)議棧部分和節(jié)點(diǎn)應(yīng)用部分，分別用于傳輸數(shù)據(jù)以執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)間通信并執(zhí)行節(jié)點(diǎn)特定的操作功能。協(xié)議棧的框圖如圖4-4所示，節(jié)點(diǎn)應(yīng)用部分的框圖如圖4-5所示：圖4-4協(xié)議棧流程框圖4-5節(jié)點(diǎn)流程框圖1.4MCU軟件流程設(shè)計(jì)MCU主控程序流程圖如圖：4-6所示圖4-6MCU主控程序流程圖2系統(tǒng)測(cè)試本文中硬件設(shè)備與軟件是測(cè)試的重點(diǎn)，兩端數(shù)據(jù)傳輸采用的是ZigBee無(wú)線通方式，其中信息處理模塊作為協(xié)調(diào)端點(diǎn)，上電自組網(wǎng)絡(luò)，信息采集模塊作為終端節(jié)點(diǎn)，上電向信息處理模塊申請(qǐng)網(wǎng)絡(luò)地址從而建立Zigbee網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。2.1硬件測(cè)試如圖5-1所示是顯示模塊對(duì)采集模塊的控制頁(yè)面，包采集模塊等硬件的控制。圖5-1顯示模塊對(duì)采集模塊的控制頁(yè)面如圖5-2所示是串口調(diào)試助手實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的界面。圖5-2串口調(diào)試助手實(shí)時(shí)監(jiān)控界面2.2軟件測(cè)試如圖5-3所示，顯示模塊顯示采集模塊的數(shù)據(jù)以及溫濕度閾值。圖5-3網(wǎng)頁(yè)實(shí)時(shí)獲取信息圖如圖5-4所示，是本文的系統(tǒng)聯(lián)合測(cè)試，中間小模塊是數(shù)據(jù)處理模塊上的無(wú)線模塊。圖5-4系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試2.3測(cè)試分析該系統(tǒng)已經(jīng)證明，該系統(tǒng)通過(guò)添加通用的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)合并技術(shù)，可以在家中實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)處理以及實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)，證明它可以執(zhí)行預(yù)期的功能并且預(yù)先執(zhí)行的指標(biāo)符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和目標(biāo)。但是，在實(shí)際的家庭環(huán)境中，家庭控制和來(lái)