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基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫度測量

作者: 時(shí)間:2012-03-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

2 系統(tǒng)組成與工作原理
如圖2所示,單片機(jī)MSP430F149從中得到數(shù)據(jù),通過RS 232串口將數(shù)據(jù)傳送給 RFD模塊,模塊轉(zhuǎn)化為通信協(xié)議包,再傳給 FFD模塊。ZigBee RFD模塊以多跳通信的方式把數(shù)據(jù)包傳給ZigBee協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器收到數(shù)據(jù)包后,一方面按原路返回收到數(shù)據(jù)的確認(rèn)信息,最終到達(dá)發(fā)送數(shù)據(jù)的ZigBee RFD模塊,實(shí)現(xiàn)握手通信,完成一次完整的ZigBee通信。如果沒有收到協(xié)調(diào)器返回的握手信息,則ZigBee RFD模塊繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù),直到收到協(xié)調(diào)器返回的握手信息。另一方面,協(xié)調(diào)器把收到的數(shù)據(jù)傳給近距離的PC機(jī),或通過現(xiàn)有的其他(如GPRs,cDMA,Intemet等)將溫度數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)距離的PC機(jī)。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/155165.htm

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2.1 控制模塊
控制模塊以MSP430單片機(jī)為核心,是超低功耗微控制器,真正的16位RISC CPU內(nèi)核,16位總線結(jié)構(gòu),每個(gè)外圍器件都支持復(fù)雜的事件驅(qū)動(dòng)型操作。同其他微控制器相比,帶片內(nèi)FLASH的微控制器可以將系統(tǒng)功耗降低至原功耗的1/5,并且減小了硬件線路板空間。
2.2 收發(fā)模塊
主芯片采用TI-Chipcon公司推出的CC2420射頻芯片,符合2.4 GHz IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn),適用于ZigBee產(chǎn)品。該芯片只需極少外圍元件,性能穩(wěn)定且功耗極低。具有完全集成的壓控振蕩器,只需要天線、16MHz晶振等非常少的外圍電路就能在2.4 GHz頻段上工作,可確保短距離通信的有效性和可靠性。支持的數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250 Kb/s,可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的快速組網(wǎng)。它的MAC層和物理層協(xié)議都符合IEEE802. 15.4規(guī)范,工作于許可的ISM頻段。
2.3 路由協(xié)議
為了保證數(shù)據(jù)的可靠,傳輸采用多路徑路由協(xié)議(MSR),該協(xié)議是動(dòng)態(tài)源路由DSR的擴(kuò)展。DSR使用的是由發(fā)送端確定的路由,而不是由各個(gè)節(jié)點(diǎn)決定下一跳的路由。這樣做的好處是中間節(jié)點(diǎn)無需保存路由信息。DSR是響應(yīng)的,不需要周期地發(fā)送任何消息。DSR協(xié)議包括路由發(fā)現(xiàn)和路由保持機(jī)制兩部分。
MSR保留了DSR的路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制,所不同的是得到的為多個(gè)路徑。每個(gè)被發(fā)現(xiàn)的路由保存在用惟一指標(biāo)標(biāo)志的路由緩存中,以備使用。因MSR使用源路由、源節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)平衡負(fù)載,鄰接節(jié)點(diǎn)只做轉(zhuǎn)發(fā),轉(zhuǎn)發(fā)是根據(jù)包頭指明的路徑。

3 實(shí)驗(yàn)分析
實(shí)驗(yàn)在兩層樓的若干個(gè)房間中布置一套ZigBee技術(shù)的溫度采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置,其結(jié)構(gòu)如圖3所示。每個(gè)房間都放置1個(gè)Zig Bee模塊,其中協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)是必需的。在其他地方,根據(jù)是否需要路由功能,可以放置路由器或者終端節(jié)點(diǎn)。需要給其他節(jié)點(diǎn)路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)的節(jié)點(diǎn)配置為路由器節(jié)點(diǎn),其他節(jié)點(diǎn)則都配置為終端節(jié)點(diǎn)。這樣所有的節(jié)點(diǎn)組成1個(gè)ZigBee,每層樓一個(gè)協(xié)調(diào)器,數(shù)據(jù)最終傳送到PC監(jiān)控主機(jī),對(duì)每個(gè)房間實(shí)時(shí)監(jiān)控,并對(duì)超出溫度范圍的點(diǎn)報(bào)警。系統(tǒng)可靠性高,設(shè)計(jì)成本低廉,響應(yīng)速度快,在不斷發(fā)展的短距離通信技術(shù)中發(fā)揮極大的潛力。

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4 結(jié)語
基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測溫系統(tǒng)克服了有線測溫系統(tǒng)的不足,能夠支持多達(dá)128個(gè)節(jié)點(diǎn),由于采用了多跳無線通信技術(shù),系統(tǒng)的覆蓋范圍顯著提高。該系統(tǒng)在典型應(yīng)用情況下,能夠?qū)崿F(xiàn)不問斷數(shù)據(jù)采集。測溫系統(tǒng)中的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為信息交換和處理的通用平臺(tái),若配以不同類型的傳感器可構(gòu)成相應(yīng)的系統(tǒng),具有高度可擴(kuò)展性。相信將來會(huì)有越來越多內(nèi)置ZigBee功能的裝置進(jìn)入人們的生活,實(shí)現(xiàn)無所不在的物聯(lián)網(wǎng)生活。

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