基于ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫度測(cè)量

作者：時(shí)間：2012-03-21 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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2 系統(tǒng)組成與工作原理
如圖2所示，單片機(jī)MSP430F149從溫度 傳感器中得到溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)RS 232串口將數(shù)據(jù)傳送給ZigBee RFD模塊，模塊轉(zhuǎn)化為ZigBee通信協(xié)議包，再傳給ZigBee 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(méi)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)器把收到的溫度數(shù)據(jù)傳給近距離的PC機(jī)，或通過(guò)現(xiàn)有的其他網(wǎng)絡(luò)(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

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，基于真正的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 無(wú)線收發(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(wú)需保存路由信息。DSR是基于響應(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)房間中布置一套基于ZigBee技術(shù)的無(wú)線溫度采集系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，其網(wǎng)絡(luò)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網(wǎng)絡(luò)，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)展的短距離無(wú)線通信技術(shù)中發(fā)揮極大的潛力。

4 結(jié)語(yǔ)
基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測(cè)溫系統(tǒng)克服了有線傳感器測(cè)溫系統(tǒng)的不足，能夠支持多達(dá)128個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，由于采用了多跳無(wú)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(wèn)斷數(shù)據(jù)采集。測(cè)溫系統(tǒng)中的ZigBee無(wú)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(lèi)型的傳感器可構(gòu)成相應(yīng)的測(cè)量系統(tǒng)，具有高度可擴(kuò)展性。相信將來(lái)會(huì)有越來(lái)越多內(nèi)置ZigBee功能的裝置進(jìn)入人們的生活，實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在的物聯(lián)網(wǎng)生活。