基于物聯(lián)網(wǎng)的信息采集系統(tǒng)(室內(nèi)溫濕度檢測) (2)

1、 物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用系統(tǒng)課程設(shè)計*實踐教學(xué)* *計算機與通信學(xué)院2014年春季學(xué)期物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用實踐課程設(shè)計題 目：基于物聯(lián)網(wǎng)的信息采集系統(tǒng)（室內(nèi)溫濕度檢測）專業(yè)班級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 成 績： 目錄摘要3前言4一、基本原理：5二、系統(tǒng)方案設(shè)計61、系統(tǒng)分析62、系統(tǒng)方案設(shè)計63、系統(tǒng)方案選擇7三 總體設(shè)計83.1 SHT10引腳特性 83.2 溫濕度傳感器模塊 103.3 CC2530串口通信原理 113.4 ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)  12四、詳細(xì)設(shè)計 134.1實現(xiàn)溫

2、濕度數(shù)據(jù)采集的硬件部分 134.2實現(xiàn)溫濕度采集的軟件部分 164.3總體結(jié)構(gòu)流程18五、系統(tǒng)測試26總結(jié)27致謝30基于物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)環(huán)境信息采集系統(tǒng)設(shè)計摘要 基于物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)是多學(xué)科的高度交叉，知識的高度集成的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域。它通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測,感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，這些信息通過無線方式被發(fā)送，并以自組多跳的網(wǎng)絡(luò)方式傳送到用戶終端無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特性決定了其不需要較高的傳輸帶寬，而要求較低的傳輸延時和極低的功率消耗。IEEES02154ZigBee技術(shù)是近年來通信領(lǐng)域中的研究熱點，具有低成本、低功耗、低速率、低復(fù)雜度的特點和

3、高可靠性、組網(wǎng)簡單、靈活等優(yōu)勢，逐漸成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)事實上的國際標(biāo)準(zhǔn)。此次課設(shè)設(shè)計并實現(xiàn)了用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的分布式溫度濕度監(jiān)控系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)、信息采集、ZIGBEE、串口通信前言 在科技不斷發(fā)展的今天，環(huán)境條件的溫濕度指標(biāo)是成為許多工作場合的重要參數(shù)，尤其是室內(nèi)環(huán)境中的溫濕度，溫度和濕度的變化直接影響著人們的日程生活。溫濕度的過高或過低都會影響室內(nèi)事物的變化，所以有必要測量和控制室內(nèi)的溫濕度，不同的室內(nèi)環(huán)境對溫濕度的要求各不相同。  本設(shè)計是一種基于CC2530和數(shù)字溫濕度傳感器的溫濕度采集系統(tǒng)。即該系統(tǒng)是采用ZigBee無線通信技術(shù)結(jié)合傳感器，并通過運用ZigBee協(xié)議

4、構(gòu)架組建無線傳感網(wǎng)絡(luò)，來實現(xiàn)主從節(jié)點的數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)?，同時，需要在網(wǎng)絡(luò)層通過AODV路由協(xié)議來進行節(jié)點間的連接以及數(shù)據(jù)的收發(fā)?？傊?，基于無線傳感技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)傳感器是一種將傳感器、控制器、計算能力、通信能力完美的結(jié)合于一身的嵌入式設(shè)備。它們跟外界的物理環(huán)境交互，適時地采集信息，并且將采集到的信息通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳送給遠(yuǎn)程用戶。無線網(wǎng)絡(luò)傳感器一般是由一個低功耗的微控制器(MCU)和若干個存儲器，無線電/光通信裝置、傳感器等組件所集成的，通過傳感器及通信裝置和它們所處的外界物理環(huán)境進行交互。由此而引入的無線傳感網(wǎng)絡(luò)更是一種開創(chuàng)了新的應(yīng)用領(lǐng)域的新興概念和技術(shù)，廣泛被應(yīng)用與醫(yī)療領(lǐng)域、大規(guī)模環(huán)境監(jiān)測、

5、智能建筑、戰(zhàn)場監(jiān)視、智能家居、工業(yè)自動化和大區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)追蹤等領(lǐng)域。所以說不管是工業(yè)，農(nóng)業(yè)，軍事及氣象預(yù)報領(lǐng)域，還是人類生活的環(huán)境都需要對溫度和濕度的環(huán)境進行測量和控制。因而，研制可靠且使用的溫濕度測量裝置顯得非常重要。尤其是要實現(xiàn)大環(huán)境中的溫濕度測量和自動控制，采用有線網(wǎng)絡(luò)的方案難以實現(xiàn)，本文提出采用基于ZigBee 技術(shù)的無線溫濕度測量與傳輸?shù)姆桨?，通過無線通信模塊實現(xiàn)溫濕度傳感器和智能主板之間的交互，實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理和分析。該系統(tǒng)具有快速展開，穩(wěn)定可靠，可維護性好的特點?？偟膩碚f，我們的工作及生活在無形的改變著，變得更精致更高效更美麗。 一、基本原理：溫度

6、傳感器將被測點的溫度采集后輸出的模擬信號逐步送往放大電路、低通濾波器以及 A/D 轉(zhuǎn)換器（即信號調(diào)理電路），然后再單片機的控制下將 A/D 轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號傳送到無線收發(fā)芯片中，并通過芯片的調(diào)制處理后由芯片內(nèi)部的天線發(fā)送到上位機機監(jiān)測軟件上，在上位機模塊上，發(fā)來的數(shù)據(jù)由單片機控制的無線收發(fā)芯片接收并解調(diào)，最后通過接口芯片發(fā)送到 PC 機中進行顯示和處理。溫度傳感器被用在終端節(jié)點上，當(dāng)上電后，溫度傳感器就是能夠獲取環(huán)境中某個地方溫度的敏感元器件，它可以將環(huán)境中的溫度或者是與溫度相關(guān)的參量信息轉(zhuǎn)換成電信號，我們可以根據(jù)這些電信號的強弱來識別被測點在環(huán)境中的溫度數(shù)據(jù)。二、系統(tǒng)方案設(shè)計 1、系統(tǒng)分

7、析 濕度傳感器和溫度傳感器采集到數(shù)據(jù)后，通過給RS232串口增加無線傳輸功能，替代設(shè)備電纜線進行無線傳輸, 無線溫度采集系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)有線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搭建布線困難，監(jiān)測區(qū)域受限等諸多不足。要求設(shè)計的短距離無線通信系統(tǒng)具有功耗少，性價比高，系統(tǒng)維護快捷方便，而且通過在傳感器模塊上添加 FLASH 存儲設(shè)備，使得數(shù)據(jù)采集工作能夠擺脫對監(jiān)測過程網(wǎng)絡(luò)輻射范圍的限制，可應(yīng)用到許多的場合更好的改善采集工作的便捷行。通過與其他通信技術(shù)(如 GSMGPRS)的無縫接合，能夠?qū)崿F(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，滿足對數(shù)據(jù)采集區(qū)域的遠(yuǎn)程監(jiān)控串口傳輸設(shè)計為雙向全雙工，無硬件流控制，強制允許OTA(多條)時間和丟包重傳。2、系

8、統(tǒng)方案設(shè)計方案一：飛思卡爾公司(Freescale)的 MC13193 芯片搭載了滿足 IEEE 802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)的射頻信號傳輸與接收的調(diào)制解調(diào)設(shè)備。這類功能完善的雙向 2.4GHz 頻段的收發(fā)設(shè)備能夠融合到 ZigBee 技術(shù)之中。MC13193 包含低噪放大器，10mW 的功率增強器，壓控振蕩器，電源供應(yīng)調(diào)節(jié)模塊，所有頻段編碼和解碼模塊，包括可以轉(zhuǎn)換和控制數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收串行外圍接口(SPI)中斷請求輸出。采用 O-QPSK 的調(diào)制方式，最大傳輸速率為 250kb/s。搭配高性能的微處理器一起使用，MC13193可以提供低成本且高效率的短距離數(shù)據(jù)傳輸解決方案。MC13193 和 MC

9、U 兩者采用串行外圍接口(SPI)連接，因此可以保證飛思卡爾龐大產(chǎn)品系列中的任意一款MCU 都能與之匹配使用。方案二：選擇TI公司的2.4GHz片上系統(tǒng)解決方案CC2530，CC2530是用于IEEES02.15.4、Zigbee和RF4CE應(yīng)用的一個片上系統(tǒng)解決方案，它能以較低的總成本建立強大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。CC2530結(jié)合了先進的RF收發(fā)器性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強型8051內(nèi)核，使操作更容易，具備不同的運行模式，尤其適用于低功耗的系統(tǒng)需求。3、系統(tǒng)方案選擇通過對比以上兩種方案開發(fā)的難易程度、開發(fā)周期和現(xiàn)有的實驗環(huán)境我們選擇方案二。無線溫度采集系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)有線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)搭建布線困難，監(jiān)測區(qū)域受

10、限等諸多不足。ZigBee這種新興的短距離無線通信系統(tǒng)具有功耗少，性價比高，系統(tǒng)維護快捷方便，而且通過在傳感器模塊上添加 FLASH 存儲設(shè)備，使得數(shù)據(jù)采集工作能夠擺脫對監(jiān)測過程網(wǎng)絡(luò)輻射范圍的限制2，可應(yīng)用到許多的場合更好的改善采集工作的便捷行。通過與其他通信技術(shù)(如 GSMGPRS)的無縫接合，能夠?qū)崿F(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，滿足對數(shù)據(jù)采集區(qū)域的遠(yuǎn)程監(jiān)控。一般以 ZigBee 技術(shù)為核心的無線溫度采集系統(tǒng)的工作過程為：協(xié)調(diào)器節(jié)點首先應(yīng)搭建網(wǎng)絡(luò)，等待各自終端采集節(jié)點的入網(wǎng)請求；終端節(jié)點經(jīng)過驗證加入網(wǎng)絡(luò)后，把溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳傳輸給協(xié)調(diào)器節(jié)點；協(xié)調(diào)器節(jié)點接收到數(shù)據(jù)包后，進行數(shù)據(jù)包

11、解析，并通過串口將溫度信息以及子節(jié)點地址等有效信息存儲并顯示在監(jiān)控界面上。三 總體設(shè)計  本實驗將使用CC2530讀取溫濕度傳感器SHT10的溫度和濕度數(shù)據(jù)，并通過CC2530內(nèi)部的ADC得到光照傳感器的數(shù)據(jù)。最后將采樣到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換然后在LCD上顯示。其中對溫濕度的讀取是利用CC2530的I/O（P1.0和P1.1）模擬一個類IIC的過程。其中該系統(tǒng)所使用的SHT10是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片，提供全標(biāo)定的數(shù)字輸出。它采用專利的CMOSens技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同一芯片上，與

12、14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實現(xiàn)無縫連接。 3.1 SHT10引腳特性  SHT10是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片， 提供全標(biāo)定的數(shù)字輸出。它采用專利的CMOSens 技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并在同一芯片上，與14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實現(xiàn)無縫連接。SHT10引腳特性如下：  (1)VDD，GND SHT10的供電電壓為2.45.5V。傳感器上電后，要等待11ms以越過“休眠”狀態(tài)。在此期間無需發(fā)送任

13、何指令。電源引腳（VDD，GND）之間可增加一個100nF的電容，用以去耦濾波。  (2)SCK 用于微處理器與SHT10之間的通訊同步。由于接口包含了完全靜態(tài)邏輯，因而不存在最小SCK頻率。  (3)DATA三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取。DATA在SCK時鐘下降沿之后改變狀態(tài)，并僅在SCK時鐘上升沿有效。數(shù)據(jù)傳輸期間，在SCK時鐘高電平時，DATA必須保持穩(wěn)定。為避免信號沖突，微處理器應(yīng)驅(qū)動 DATA 在低電平。需要一個外部的上拉電阻（例如：10k）將信號提拉至高電平。上拉電阻通常已包含在微處理器的I/O電路中。 

14、60;1、向SHT10發(fā)送命令：    用一組“啟動傳輸”時序，來表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)某跏蓟Ｋǎ寒?dāng)SCK時鐘高電平時DATA翻轉(zhuǎn)為低電平，緊接著SCK變?yōu)榈碗娖?，隨后是在SCK時鐘高電平時DATA翻轉(zhuǎn)為高電平。后續(xù)命令包含三個地址位（目前只支持“000”），和五個命令位。SHT10會以下述方式表示已正確地接收到指令：在第8 個 SCK 時鐘的下降沿之后，將 DATA 拉為電平（ACK 位）。在第 9 個 SCK 時鐘的下降沿之后，釋放 DATA（

15、恢復(fù)高電平）。  2、測量時序(RH 和 T)：  發(fā)布一組測量命令（00000101表示相對濕度 RH，00000011表示溫度 T）后，控制器要等待測量結(jié)束。這個過程需要大約 11/55/210ms，分別對應(yīng)8/12/14bit 測量。確切的時間隨內(nèi)部晶振速度，最多有±15%變化。SHTxx 通過下拉 DATA 至低電平并進入空閑模式，表示測量的結(jié)束?？刂破髟谠俅斡|發(fā) SCK 時鐘前，必須等待這個“數(shù)據(jù)備妥”信號來讀出數(shù)據(jù)。檢測數(shù)據(jù)

16、可以先被存儲，這樣控制器可以繼續(xù)執(zhí)行其它任務(wù)在需要時再讀出數(shù)據(jù)。接著傳輸2 個字節(jié)的測量數(shù)據(jù)和1 個字節(jié)的CRC 奇偶校驗。uC 需要通過下拉DATA 為低電平，以確認(rèn)每個字節(jié)。所有的數(shù)據(jù)從 MSB 開始，右值有效（例如：對于 12bit 數(shù)據(jù)，從第 5 個SCK 時鐘起算作 MSB； 而對于 8bit 數(shù)據(jù)， 首字節(jié)則無意義）。用 CRC 數(shù)據(jù)的確認(rèn)位，表明通訊結(jié)束。如果不使用 CRC-8

17、60;校驗，控制器可以在測量值 LSB 后，通過保持確認(rèn)位 ack 高電平， 來中止通訊。在測量和通訊結(jié)束后，SHTxx 自動轉(zhuǎn)入休眠模式。  3、通訊復(fù)位時序：  如果與 SHTxx 通訊中斷，下列信號時序可以復(fù)位串口：當(dāng) DATA 保持高電平時，觸發(fā)SCK 時鐘 9 次或更多。在下一次指令前，發(fā)送一個“傳輸啟動”時序。這些時序只復(fù)位串口，狀態(tài)寄存器內(nèi)容仍然保留.3.2 溫濕度傳感器模塊   溫

18、濕度探頭直接使用 IIC 接口進行控制，光敏探頭經(jīng)運放處理后輸出電壓信號到 AD 輸入。IIC 接口將同時連接 EEPROM 以及溫濕度傳感器兩個設(shè)備，將采用使用不同的 IIC設(shè)備地址的方式進行區(qū)分。其電路原理圖如下所示：  圖（1）溫濕度傳感器模塊原理圖 使用 1012bit 的 AD 采集器進行光敏信號采集，使用專用溫濕度傳感器 (IIC 接口)進行溫濕度信號采集。一次采樣使用 2 字節(jié)描述，MSB 方

19、式，溫濕度及光電傳感器模塊輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下： 僅采集溫度信息溫度數(shù)據(jù)高字節(jié)，溫度數(shù)據(jù)低字節(jié)。僅采集濕度信息濕度數(shù)據(jù)高字節(jié)，濕度數(shù)據(jù)低字節(jié)。采集全部信息溫度數(shù)據(jù)高字節(jié)，溫度數(shù)據(jù)低字節(jié)，濕度數(shù)據(jù)高字節(jié)，濕度數(shù)據(jù)低字節(jié)。  注意：本指令一次測量，最多只上傳 1 次采集數(shù)據(jù)，不支持連續(xù)采集數(shù)據(jù)上傳。  3.3 CC2530串口通信原理   UART接口可以使用2線或者含有引腳RXD、TXD、可選RTS和CTS的4線。UART操作由USART控制和狀態(tài)寄存器UxCSR以及UART 控制

20、寄存器UxUCR來控制。這里的x是USART的編號，其數(shù)值為0或者1。當(dāng)UxCSR.MODE設(shè)置為1時，就選擇了UART模式。當(dāng) USART 收/發(fā)數(shù)據(jù)緩沖器、寄存器 UxBUF 寫入數(shù)據(jù)時，該字節(jié)發(fā)送到輸出引腳 TXDx。UxBUF 寄存器是雙緩沖的。當(dāng)字節(jié)傳輸開始時，UxCSR.ACTIVE位變?yōu)楦唠娖?，而?dāng)字節(jié)傳送結(jié)束時為低。當(dāng)傳送結(jié)束時，UxCSR.TX_BYTE位設(shè)置為 1.當(dāng)USART收/發(fā)數(shù)據(jù)緩沖寄存器就緒，準(zhǔn)備接收新的發(fā)送數(shù)據(jù)時，就產(chǎn)生了一個中斷請求。該中斷在傳送開始之后立刻發(fā)生，因此，當(dāng)字節(jié)正在發(fā)送時，新的

21、字節(jié)能夠裝入數(shù)據(jù)緩沖器。當(dāng)1寫入UxCSR.RE位時，在UART上數(shù)據(jù)接收就開始了。然后UART會在輸入引腳TXDx中尋找有效起始位，并且設(shè)置UxCSR.ACTIVE位為 1.當(dāng)檢測出有效起始位時，收到的字節(jié)就傳入到接收寄存器，UxCSR.RX_BYTE位設(shè)置為 1.該操作完成時，產(chǎn)生接收中斷。同時UxCSR.ACTIVE 變?yōu)榈碗娖健Ｍㄟ^寄存器UxBUF提供到的數(shù)據(jù)字節(jié)。當(dāng)UxBUF讀出時，UxCSR.RX_BYTE位由硬件清 0。 3.4 ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)   ZigBee技術(shù)是一種短距離、低

22、復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)或無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是一組基于IEEE 802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的通信技術(shù)。ZigBee協(xié)議規(guī)范使用了IEEE 802.15.4定義的物理層(PHY)和媒體介質(zhì)訪問層(MAC)，并在此基礎(chǔ)上定義了網(wǎng)絡(luò)層(NWK)和應(yīng)用層(APL)架構(gòu)。四、詳細(xì)設(shè)計  本設(shè)計是基于CC2530的溫濕度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計。因此，其重點是溫濕度數(shù)據(jù)采集設(shè)計的實現(xiàn)，主要可分為二大部分，一是實現(xiàn)無線傳感的硬件模塊；二是實現(xiàn)無線傳感的軟件支持，也就是Zigbee協(xié)議框架的編程。實現(xiàn)濕度數(shù)據(jù)采集的硬件部分主要包

23、括：無線傳感器通信模塊、無線傳感基本結(jié)構(gòu)實現(xiàn)原理、本設(shè)計所使用的試驗箱以及軟件支持、常見的無線傳感模塊以及實現(xiàn)基于CC2530的溫濕度采集系統(tǒng)節(jié)點模塊設(shè)計。  實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)采集的軟件部分主要包括：Zigbee協(xié)議棧整體構(gòu)架，Zigbee協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層。 4.1實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)采集的硬件部分  物聯(lián)網(wǎng)溫濕度采集系統(tǒng)的硬件部分可以大體有無線傳感基本結(jié)構(gòu)、無線傳感實現(xiàn)原理、本設(shè)計所使用的試驗箱以及軟件支持、常見的無線傳感模塊以及實現(xiàn)基于CC2530的溫濕度采集系統(tǒng)節(jié)點模塊設(shè)計等組成。其具體內(nèi)容如下： 1、無線傳感器通信模塊 無線節(jié)點模塊：主要由射頻單片

24、機構(gòu)成，MCU是TI的CC2530，2.4G載頻，棒狀天線。  傳感及控制模塊：系列傳感及控制模塊，包括溫度傳感模塊、濕度傳感模塊、繼電器模塊和RS232模塊等，也可以通過總線擴展用戶自己的傳感器及控制器部件。  電源板或智能主板：即實現(xiàn)無線節(jié)點模塊與傳感及控制模塊的連接，又實現(xiàn)系統(tǒng)供電，目前主要兩節(jié)電池供電，保留外接電源接口，可以直接由直流電源供電。2、無線傳感基本結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)原理  無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在設(shè)計目標(biāo)方面是以數(shù)據(jù)為中心的，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，因為節(jié)點通常運行在人無法接近的惡劣甚至危險的遠(yuǎn)程環(huán)境中，所以除了少數(shù)節(jié)點也要移動外，大部分節(jié)點是

25、靜止不動的。在被檢測區(qū)域內(nèi)，節(jié)點任意散落，節(jié)點除了需要完成感測特定的對象外，還需要進行簡單的計算，維持互相之間的網(wǎng)絡(luò)連接等功能。并且由于能源的無法替代以及低功耗的多跳通信模式，設(shè)計無線傳感節(jié)點時，有效的延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期以及節(jié)點的低功耗成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究的核心問題。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的建立是基于傳感器加無線傳輸模塊的，傳感器采集的數(shù)據(jù)，簡單處理后經(jīng)過無線傳輸模塊傳到服務(wù)器或應(yīng)用終端。目標(biāo)，觀測節(jié)點，傳感節(jié)點和感知視場是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所包括的4個基本實體對象。大量傳感節(jié)點隨機部署，單個節(jié)點進過初始的通信和協(xié)議，通過自組織方式自行配置，形成一個傳輸信息的單跳鏈接或一系列無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成的網(wǎng)絡(luò)，協(xié)同形

26、成對目標(biāo)的感知視場。傳感節(jié)點檢測的目標(biāo)信號經(jīng)過傳感器本地簡單處理后通過單播或廣播以多跳的方式通過鄰近傳感節(jié)點傳輸?shù)接^測節(jié)點。用戶和遠(yuǎn)程任務(wù)管理單元則能夠通過衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)或Inteernet等外部網(wǎng)絡(luò)，與觀測節(jié)點進行數(shù)據(jù)信息的交互。觀測節(jié)點向網(wǎng)絡(luò)發(fā)布查詢請求和控制指令，接受傳感節(jié)點返回的目標(biāo)信息。 3、使用的試驗箱以及軟件支持  物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新試驗系統(tǒng)IOV-T-2530采用系列傳感器模塊和無線節(jié)點模塊組成無線傳感網(wǎng)，擴展嵌入式網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)廣域訪問，可實現(xiàn)多種物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架，完成物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的各種傳感器的信息采集、無線信號收發(fā)、Zigbee網(wǎng)絡(luò)通訊，組件控制全過程。該工具提供了無線傳感網(wǎng)通

27、信模塊，基本的傳感器及控制器模塊、嵌入式網(wǎng)關(guān)、計算機服務(wù)器參考軟件等。 4、實現(xiàn)溫濕度采集系統(tǒng)節(jié)點模塊設(shè)計  實驗系統(tǒng)包含4個無線傳感網(wǎng)通信節(jié)點和一個無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，其中具體情況如下： 無線節(jié)點模塊：主要有射頻單片機構(gòu)成，MCU是TI的CC2530，2.4G載頻，棒狀天線傳感器及控制模塊：包括溫濕度傳感器模塊，繼電器模塊和RS232模塊等，也可以通過總線擴展用戶自己的傳感器及控制部件。 電源板或智能主板：即實現(xiàn)無線節(jié)點模塊與傳感器及控制模塊的連接，又實現(xiàn)系統(tǒng)供電。其整體框圖模塊如下： 圖（2）溫濕度采集模塊 4.2實現(xiàn)溫濕度采集的軟件部分

28、60; 實現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)的采集的軟件部分主要有Zig Bee 技術(shù)概述，協(xié)議棧整體架構(gòu)，Zig Bee協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層，AODV路由協(xié)議等幾部分組成。而Zig Bee協(xié)議層主要包括：網(wǎng)絡(luò)層概述，網(wǎng)絡(luò)層所實現(xiàn)的功能，網(wǎng)絡(luò)層中常用的路由協(xié)議。AODV路由協(xié)議主要包括：協(xié)議概述，協(xié)議的基本原理，AODV路由協(xié)議消息控制幀。以下將是溫濕度采集的軟件部分各部分的集體介紹： 1、ZigBee技術(shù)概述  ZigBee技術(shù)的使用與發(fā)展很大程度上彌補了無線通信市場上低功耗，低成本，低速率的空缺。同時隨著ZigBee技術(shù)的深入發(fā)展和應(yīng)用，越來越多的注意力和研究

29、力量將會轉(zhuǎn)到應(yīng)用的設(shè)計，實現(xiàn)互聯(lián)互通測試和市場的推廣等方面。ZigBee技術(shù)的關(guān)鍵是發(fā)展是一種易布建，低成本，低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)。 ZigBee技術(shù)的應(yīng)用前景非常好。Zig Bee在未來的幾十年里將在工業(yè)無線定位，工業(yè)控制，消費電子，汽車自動化，家庭網(wǎng)絡(luò)，醫(yī)用設(shè)備控制等多個控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，特別是工業(yè)控制和家庭自動化，將會成為今后ZigBee芯片的主要領(lǐng)域。通常符合以下條件之一的應(yīng)用，都可以采用此技術(shù)。 （1）網(wǎng)絡(luò)多：需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)多。 （2）低傳輸量：要求傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大且要求數(shù)據(jù)成本低。（3）可靠性高：要求數(shù)據(jù)傳輸可靠性，安全性高。&#

30、160;（4）體積?。涸O(shè)備體積很小，體積較大的充電電池或者電源模塊不方便放置 （5）電池供電。 （6）覆蓋量大：所需檢測點多，地形復(fù)雜，需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積。 （7）現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)。 （8）遙測，遙控系統(tǒng)：使用先從移動網(wǎng)絡(luò)進行的地數(shù)據(jù)量傳輸。 （9）局部區(qū)域移動口標(biāo)的定位系統(tǒng)：使用GPS效果差，成本高，ZigBee無線傳感網(wǎng)是基于IEEE802.15.4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議而設(shè)計的無線傳輸數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用在壓力過程控制數(shù)據(jù)采集，流量過程數(shù)據(jù)采集，溫濕度監(jiān)控，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)中心，社區(qū)安防，設(shè)備監(jiān)控，環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控，制冷監(jiān)

31、控，倉庫貨物監(jiān)控等方面。使用與蔬菜大棚溫度，濕度和土壤酸堿度的監(jiān)控，鋼鐵冶煉溫度控制，煤氣抄表等各個領(lǐng)域。這種網(wǎng)絡(luò)主要用于無線系統(tǒng)中短距離的鏈接，提供傳感網(wǎng)絡(luò)接入，能夠滿足各種傳感器的數(shù)據(jù)輸出和輸入控制的命令和信息的需求，實現(xiàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化，無線化。ZigBee技術(shù)是一種應(yīng)用與各種電子設(shè)備之間的無線通信技術(shù)，這種通信網(wǎng)絡(luò)是基于中短距離范圍內(nèi)，低傳輸速率下的，根據(jù)ZigBee技術(shù)的本質(zhì)，它具有下列特性：低功耗，高速擴展，可靠性等。 2、ZigBee協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層  ZigBee協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層必須提供一定的功能，其主要是提供一些必要的函數(shù)，以保證IEEEE802.15.4_2003Zi

32、gBee協(xié)議棧的MAC層能夠正確操作，正常工作，并且為應(yīng)用層提供一個合適的服務(wù)接口。為了和應(yīng)用層通信，必須向其提供接口，網(wǎng)絡(luò)層的概念包括了兩個必要的功能服務(wù)實體。她們分別為數(shù)據(jù)服務(wù)和管理服務(wù)實體。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體通過網(wǎng)絡(luò)層相關(guān)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)接網(wǎng)絡(luò)層入點提供絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)層管理實體利用網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體來獲得一些網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)，并完成一些網(wǎng)絡(luò)的管理工作。并且網(wǎng)絡(luò)層的管理實體還維護一個管理對象的數(shù)據(jù)庫，叫做網(wǎng)絡(luò)信息庫，網(wǎng)絡(luò)層管理實體完成對網(wǎng)絡(luò)信息庫的維護和管理。 4.3總體結(jié)構(gòu)流程 總體結(jié)構(gòu)軟件圖（3）代碼清單： 函數(shù)名稱：initUART  * 功

33、能描述：CC2530 串口初始化  void initUART(void)       PERCFG = 0x00;     /位置 1 P0 口 P0SEL = 0x3c; /P0用作串口     U0CSR|= 0x80; /UART方式   &

34、#160; U0GCR |= 11; /baud_e = 11;     U0BAUD |= 216;  /波特率設(shè)為 115200     UTX0IF = 1;     U0CSR |= 0X40;    /允許接收    &

35、#160;IEN0 |= 0x84; /uart0接收中斷     * 函數(shù)名稱：UartTX_Send_String  * 功能描述：串口發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)  * 參 數(shù)：*Data - 發(fā)送數(shù)據(jù)指針  *  len - 發(fā)送的數(shù)據(jù)長度 * 返 回 值：無  void UartTX_Send_

36、String(UINT8 *Data,int len)         int j;  for(j=0;j<len;j+)     U0DBUF = Data+;      while(UTX0IF = 0);      UTX0IF =

37、60;0;       * 函數(shù)名稱：HAL_ISR_FUNCTION  *  * 功能描述：串口接收數(shù)據(jù)中斷函數(shù)  *  * 參 數(shù)：halUart0RxIsr - 中斷名稱  * URX0_VECTOR - 中斷向量  *  * 返 回 值：無  

38、0; HAL_ISR_FUNCTION( halUart0RxIsr, URX0_VECTOR )    UINT8 temp;      URX0IF = 0;       temp = U0DBUF;      (str + count) =&#

39、160;temp;      count+;   * 函數(shù)名稱：main  * 功能描述：串口間歇發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)串口接收到數(shù)據(jù)后，再通過串口  * 回發(fā)出去。  void main()    UINT8 *uartch = UartTX;      UINT8 temp&

40、#160;= 0;      SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL);           /設(shè)置主時鐘為 32M 晶振      initUART();             

41、0; /初始化串口    while(1)     UartTX_Send_String(uartch,17);/發(fā)送數(shù)據(jù) halWait(200);      halWait(200);      if(count)            

42、0;   /判斷串口是否接收到數(shù)據(jù)                temp = count;            /保存接收的數(shù)據(jù)長度         halWait(50);&

43、#160;             /等待數(shù)據(jù)接收完成         if(temp =count)            /判斷數(shù)據(jù)是否接收完成        

44、60;   UartTX_Send_String(str,count);/回發(fā)接收到的數(shù)據(jù)            str = 0;            count = 0;         

45、0;                 程序流程圖及核心代碼： 程序流程圖（4）代碼清單： void main()    int tempera;      int humidity;  char s16; UINT8 adc0_value2;  &#

46、160;   float num = 0;      SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL);        / 設(shè)置系統(tǒng)時鐘源為 32MHz 晶體振蕩器  GUI_Init();            &#

47、160;  / GUI 初始化   GUI_SetColor(1,0);         / 顯示色為亮點，背景色為暗點      GUI_PutString5_7(25,6,"OURS-CC2530");/顯示 OURS-CC2530     GUI_PutString5_7(10,22

48、,"Temp:");      GUI_PutString5_7(10,35,"Humi:");      GUI_PutString5_7(10,48,"Light:");      LCM_Refresh();      while(1)     

49、;     th_read(&tempera,&humidity);  /讀取溫度和濕度         sprintf(s,  (char*)"%d%d  C",   (INT16)(int)tempera  /  10), (INT16)(int)tempera %&#

50、160;10);  /將溫度結(jié)果轉(zhuǎn)換為字符串         GUI_PutString5_7(48,22,(char *)s);  /顯示結(jié)果         LCM_Refresh();         sprintf(s,  (char*)"%

51、d%d  %",   (INT16)(int)humidity  /  10),(INT16)(int)humidity % 10);  /將濕度結(jié)果轉(zhuǎn)換為字符串         GUI_PutString5_7(48,35,(char *)s);/顯示結(jié)果        

52、60;LCM_Refresh();  /* AIN0 通道采樣 */  ADC_ENABLE_CHANNEL(ADC_AIN0);/ 使能 AIN0 為 ADC 輸入通道  /* 配置 ADCCON3 寄存器以便在 ADCCON1.STSEL = 11(復(fù)位默認(rèn)值)且 ADCCON1.ST =  1 時進行單一轉(zhuǎn)換 */ 

53、60;/* 參考電壓：AVDD_SOC 引腳上的電壓 */  /* 抽取率：512 */  /* ADC 輸入通道：AIN0 */  ADC_SINGLE_CONVERSION(ADC_REF_AVDD|ADC_14_BIT | ADC_AIN0)；ADC_SAMPLE_SINGLE();            /&#

54、160;啟動一個單一轉(zhuǎn)換  while(!ADC_SAMPLE_READY();       / 等待轉(zhuǎn)換完成 ADC_ENABLE_CHANNEL(ADC_AIN0);     / 禁止 AIN0adc0_value0 = ADCL;    / 讀取 ADC 值 adc0_value1 = ADC

55、H;    / 讀取 ADC 值 adc0_value0 = adc0_value0>num = (adc0_value1*256+adc0_value0)*3.3/8192; /有一位符號位,取213;  num /= 4;  num=num*913; /轉(zhuǎn)換為 Lx  sprintf(s,  (char*)"%d%d%d%d  lx",   (INT16)(int)num/1000),  (INT16)(int)num%1000/100),(INT16)(int)num%100/10),(INT16)(int)num%10);  /將光照結(jié)果轉(zhuǎn)換為字符串&#