基于Zigbee(CC2530)的溫濕度上位機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)——畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

精品文檔基于ZigBee技術(shù)的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生：陳園（指導(dǎo)老師：吳琰）（淮南師范學(xué)院電子工程學(xué)院）摘 要: 針對(duì)目前溫室大棚農(nóng)作物大面積種植，迫切需要科學(xué)的方法進(jìn)行智能遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的研究現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出一套溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是有多個(gè)采集終端和一個(gè)協(xié)調(diào)控制器組成。多個(gè)終端分別放置不同的大棚內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)控制器的作用就是將多個(gè)采集終端通過無線傳輸過來的的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并和PC機(jī)連接。PC機(jī)上運(yùn)行上位機(jī)軟件實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)各大棚的溫濕度信息。多個(gè)終端和協(xié)調(diào)控制器均采用TI公司新一代CC2530芯片；溫濕度傳感器采用市場(chǎng)上比較流行的DHT11；無線傳輸采用ZigBee協(xié)議；上位機(jī)軟件采用labVIEW編寫，并通過RS-232與協(xié)調(diào)控制器連接通信。通過實(shí)物測(cè)試了ZigBee無線傳輸?shù)姆€(wěn)定可靠性，丟包率在誤差范圍內(nèi)。溫濕度采集有0.5s延時(shí)時(shí)間，滿足實(shí)時(shí)性要求。關(guān)鍵詞: 終端；協(xié)調(diào)控制器；DHT11；CC2530；ZigBee；上位機(jī) Design of Remote Monitoring System for Temperature and Humidity based on ZigBee TechnologyStudent: Chen Yuan(Faculty Adviser：Wu Yan)(college of electronic engineering, Huainan Normal University)Abstract: According to the current situation of the research on the intelligent remote monitoring of greenhouse crops, the research status of intelligent remote monitoring is urgently needed, and a set of remote monitoring system for temperature and humidity is designed. The system is composed of a plurality of acquisition terminals and a coordinated controller. Multiple terminals are placed in different greenhouses for real-time collection of data, the role of the coordination controller is to collect more than one collection terminal through wireless data transmission over the data analysis and PC machine connection. Temperature and humidity information operation software of PC real-time monitoring of the greenhouse on PC. A plurality of terminals and a coordinated controller are used in a new generation of CC2530 chip of TI company; temperature and humidity sensor used on the market more popular DHT11; wireless transmission based on ZigBee protocol; PC software using LabVIEW, and connected with the communication through the RS-232 and coordination controller. The reliability of ZigBee wireless transmission stability test through the physical, the packet loss rate is in the range of error. Temperature and humidity acquisition 0.5s time delay, meet the real-time requirements.Keywords: Terminal; coordination controller; DHT11;CC2530; ZigBee; host computer1. 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景和研究意義現(xiàn)如今我國(guó)已經(jīng)成為世界第一糧食生產(chǎn)大國(guó)，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)說明，我國(guó)農(nóng)作物設(shè)施栽培面積已經(jīng)超過210萬hm2。提高農(nóng)作物的生產(chǎn)效率已經(jīng)成為提升中國(guó)在國(guó)際社會(huì)中發(fā)展速度的重要的因素之一。結(jié)合我國(guó)的氣候環(huán)境來說，普通的傳統(tǒng)式耕作方式受到了限制，在某個(gè)季節(jié)只能收獲特定的農(nóng)作物，而且外界因素的干擾性較大，突然降溫或者長(zhǎng)時(shí)間的干旱都是影響收成的關(guān)鍵因素。溫室大棚的出現(xiàn)很好的解決了這一問題，使消費(fèi)者在任何時(shí)候，任何季節(jié)都可以吃到新鮮的果蔬。溫室大棚的流行，不僅僅給消費(fèi)人群帶來了便利，也為生產(chǎn)者帶來了經(jīng)濟(jì)利益。但大面積的種植，如何提高生產(chǎn)效率和更好的監(jiān)管大棚內(nèi)作物的生長(zhǎng)成了關(guān)鍵問題。溫室作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵問題就是如何控制好溫室內(nèi)的環(huán)境溫濕度。只有在合適的生長(zhǎng)環(huán)境下，農(nóng)作物才能以最佳狀態(tài)生長(zhǎng)，才能提高作物的產(chǎn)率。所以，設(shè)計(jì)出如何很好的控制和監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)的溫濕度環(huán)境成為了關(guān)鍵因素。1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀如今快節(jié)奏的生活方式，使各個(gè)大城市生鮮超市的果蔬成為了熱銷品，而價(jià)格卻居高不下。這些因素追根溯源都?xì)w結(jié)與溫室大棚的生產(chǎn)效率問題。如何提高溫室大棚的生產(chǎn)效率問題，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外迫切需要解決的問題。隨著市場(chǎng)的千變?nèi)f化，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，溫室種植規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)溫室生產(chǎn)過程的監(jiān)測(cè)，調(diào)控技術(shù)的需求量日益增加，不但要管理好作物的生產(chǎn)品種、面積。還要時(shí)刻關(guān)注市場(chǎng)，使得生產(chǎn)、消費(fèi)處于良性狀態(tài)的循環(huán)下。過去的“十一五”期間，國(guó)內(nèi)不少研究機(jī)構(gòu)和農(nóng)業(yè)相關(guān)單位也研究出了一系列溫室監(jiān)控系統(tǒng)。但是，這些產(chǎn)品過于單一化。只能適應(yīng)于小范圍的。局域性的溫室環(huán)境。而不能滿足于大面積的大棚監(jiān)控。各個(gè)環(huán)境間缺少信息的交換。而我國(guó)溫室大棚恰恰是由溫室群為主。不是很完美的解決目前的問題。20世紀(jì)70年代，國(guó)外溫室大棚生產(chǎn)技術(shù)以飛快的速度發(fā)展。但由于需求和生產(chǎn)面積的限制，溫室監(jiān)控系統(tǒng)也只是適用于小規(guī)模的溫室，但在那樣的環(huán)境下，小規(guī)模的溫室農(nóng)作物栽培已經(jīng)能滿足于市場(chǎng)的需求，因此局域性的的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到要求，而考慮到我國(guó)的現(xiàn)狀，大規(guī)模溫室群已經(jīng)成為主流，開發(fā)出大規(guī)模的溫室群溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)是大勢(shì)所趨。1.3 論文設(shè)計(jì)主要內(nèi)容基于ZigBee技術(shù)的遠(yuǎn)程溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是針對(duì)于我國(guó)目前大棚產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀而設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是利用ZigBee技術(shù)，利用其獨(dú)特的組建局域網(wǎng)的模式，實(shí)現(xiàn)將各個(gè)大棚數(shù)據(jù)匯總到一起，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)每個(gè)大棚狀態(tài)，可以減少生產(chǎn)人員的工作量，在沒有異常的情況下，人員可以節(jié)省時(shí)間，提高工作效率。從而達(dá)到以最小的付出收獲最大的利益，這也是科技是第一生產(chǎn)力的最終目的。論文的第一部分為緒論部分，詳細(xì)講述了設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的背景和目的，分別介紹了國(guó)內(nèi)目前溫室大棚技術(shù)的現(xiàn)狀和國(guó)外發(fā)展的狀況，所以設(shè)計(jì)出一種適應(yīng)于我國(guó)溫室大棚的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是迫在眉睫的。第二部分是系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)理論知識(shí)介紹，分別介紹了ZigBee技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，以及IAR開發(fā)環(huán)境、labVIEW軟件介紹2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)介紹2.1 ZigBee技術(shù)ZigBee是近幾年新興一種的短距離、低速率、穩(wěn)定可靠的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN, wireless sensor network)的核心技術(shù)之一。是基于IEEE.802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)的，關(guān)于組網(wǎng)、應(yīng)用軟件和安全的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。ZigBee的特點(diǎn)就是可靠性高、無人工自組網(wǎng)和斷網(wǎng)自恢復(fù)能力強(qiáng)、多工作頻段工作和開發(fā)難度相對(duì)簡(jiǎn)單1。ZigBee的起源卻很有意思，它的命名主要是人們對(duì)蜜蜂采蜜的觀察，蜜蜂在采蜜的過程中，會(huì)跳著優(yōu)美的舞蹈并發(fā)出“嗡嗡”的聲音，其舞蹈的軌跡很像“Z”字形狀；蜜蜂個(gè)體比較小，但是群體多，單個(gè)個(gè)體能量小，能攜帶花粉。因此，我們用ZigBee技術(shù)來表示低成本，低功耗，能量小，傳輸速率低的無線通信技術(shù)。在中文翻譯中，通常用字面翻譯來解釋“紫蜂”。在ZigBee技術(shù)中，我們學(xué)習(xí)和開發(fā)時(shí)，通常都要從層的角度去理解。當(dāng)然它也是和我們熟知的TCP/IP協(xié)議的層結(jié)構(gòu)類似，但由于其本身是簡(jiǎn)單的，低功耗的，低速率的無線傳輸協(xié)議，所以層的結(jié)構(gòu)相對(duì)TCP/IP來說要簡(jiǎn)單的多。2.1.1 協(xié)議層藍(lán)牙、WIFI等其他網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一般有7個(gè)層，分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。而ZigBee協(xié)議層相對(duì)簡(jiǎn)單，僅為3層，分別為PHY層、MAC層以及應(yīng)用層。PHY提供兩種兩種類型的服務(wù)：即通過實(shí)體接口(PLMN)對(duì)PHY層數(shù)據(jù)和管理提供服務(wù)，PHY層數(shù)據(jù)服務(wù)可通過無線物理信道接受和發(fā)送物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)來實(shí)現(xiàn)2。PHY層主要作用是負(fù)責(zé)無線數(shù)據(jù)的收發(fā)、數(shù)據(jù)能量的檢測(cè)、信道的選擇、清除信道選擇(CCA)、及通過物理媒體對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行收發(fā)2。MAC主要的作用就是信道的管理、信道接入、時(shí)隙管理、發(fā)送確認(rèn)幀、發(fā)送狀態(tài)連接和斷開狀態(tài)的請(qǐng)求。還提供一些合適的安全機(jī)制2。MAC層應(yīng)用框架層物理PHY層網(wǎng)絡(luò)安全層IEEE 802.15.4ZigBee協(xié)議圖1 ZigBee協(xié)議層示意圖2.1.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ZigBee技術(shù)根據(jù)相關(guān)的應(yīng)用有三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分別為：星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、樹形和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。如圖2所示。路由器協(xié)調(diào)器終端星形結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹狀結(jié)構(gòu)圖2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖星形結(jié)構(gòu)是由一個(gè)協(xié)調(diào)器、多個(gè)路由器和終端組成，協(xié)調(diào)器能同時(shí)和路由器和終端組成網(wǎng)絡(luò)通信。其中路由器和終端不能直接通信，必須通過協(xié)調(diào)器進(jìn)行轉(zhuǎn)換操作，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與星形結(jié)構(gòu)不同的是，它各路由器之間也能相互通信，各路由器又能和協(xié)調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，路由器分別把終端采集的數(shù)據(jù)通過路由器的轉(zhuǎn)換、通信反饋給協(xié)調(diào)器。樹狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)更明確，類似于等級(jí)似的數(shù)據(jù)交換，一個(gè)路由器只負(fù)責(zé)自己旗下的幾個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，不與其他路由器通信，只與協(xié)調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。然后協(xié)調(diào)器要控制終端也必須經(jīng)過他們的各自所歸屬的路由器。2.2 硬件芯片介紹2.2.1 CC2530芯片CC2530是德州儀器（ TI ）公司專為適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)大潮而設(shè)計(jì)的一款專用于IEEE 802.15.4無線局域網(wǎng)協(xié)議的專用片上系統(tǒng)芯片(SOC)。能以非常低的功耗和成本建立強(qiáng)大的無線個(gè)人局域網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。與其他眾多嵌入式芯片不同的是，它集成了業(yè)界領(lǐng)先的RF收發(fā)器，當(dāng)開發(fā)者使用就無需再進(jìn)行額外的無線模塊外圍電路的設(shè)計(jì)。大大減小了硬件開發(fā)者難度開發(fā)者。CC2530采用工業(yè)增強(qiáng)型的8051內(nèi)核，內(nèi)部系統(tǒng)帶有可編程的FLASH存儲(chǔ)器，8K的RAM和其他MCU資源。CC2530有四種不同的型號(hào)：CC2530F32/64/128/256，主要是根據(jù)Flash大小區(qū)分：32/64/128/256KB的Flash存儲(chǔ)器。目前廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、智能家居行業(yè)。圖3 CC2530芯片引腳圖2.2.2 DHT11溫濕度傳感器DHT11是一款價(jià)格低廉的、內(nèi)部含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度傳感器，是市場(chǎng)上非常常見的復(fù)合數(shù)字傳感器。由于其價(jià)格低廉，開發(fā)使用方便，因此廣泛使用于汽車、測(cè)試及檢測(cè)裝備、除濕器、溫濕度調(diào)節(jié)器等場(chǎng)合。其內(nèi)部還有電阻式感濕元件、NTC測(cè)阻元件、OPT以及MCU控制電路模塊；將這些部件封裝在一起，實(shí)現(xiàn)溫濕度數(shù)據(jù)的采集處理；通過單總線的方式輸出。濕度測(cè)量范圍：20%90% 濕度精度：5%RH 溫度精度：2 分辨率：1 封裝：4針單列直插圖4 DHT11實(shí)物圖表1 DHT11引腳功能說明PIN名稱注釋1VCC供電3-5.5DC2DATA單總線，串行數(shù)據(jù)3NC空腳，請(qǐng)懸空4GND接地，電源負(fù)極2.3 開發(fā)環(huán)境介紹2.3.1 IAR開發(fā)環(huán)境IAR是目前嵌入式開發(fā)工具中非常流行的一款開發(fā)軟件，它集成C/C+編譯器、調(diào)試器于一體的優(yōu)勢(shì)獲得了眾多嵌入式開發(fā)工程師的青睞。它是全球領(lǐng)先的的嵌入式開發(fā)工具和服務(wù)的供應(yīng)商IAR Systems所提供，支持目前全球眾多知名半導(dǎo)體公司的微處理器。全球眾多著名的半導(dǎo)體公司也在使用IAR公司的產(chǎn)品。開發(fā)的嵌入式產(chǎn)品主要應(yīng)用于消費(fèi)電子、航空航天、工業(yè)控制、汽車電子、醫(yī)療電子等眾多領(lǐng)域。IAR公司根據(jù)市場(chǎng)上不同的微處理器芯片的內(nèi)核，提供了不同的版本。我們這里用到的是IAR Embedded workbench IDE for Intel MCS-8051 這種版本的IAR開發(fā)環(huán)境主要是為8051內(nèi)核的微處理器。其軟件界面如圖5。圖5 IAR開發(fā)環(huán)境界面2.3.1 labVIEW 2013開發(fā)環(huán)境labVIEW是美國(guó)國(guó)家儀器( NI )公司推出的的一款程序開發(fā)開發(fā)環(huán)境，該公司還有一款非常經(jīng)典電路仿真軟件Multisim，也受到了廣大電子工程師的喜愛。LabVIEW也是類似于C、BASIC等程序開發(fā)環(huán)境類似，但他不同的于其他計(jì)算機(jī)開發(fā)語言的是它拋棄了傳統(tǒng)的文本式的語言編輯，取而代之的是圖形化的編程語言進(jìn)行開發(fā)，也就是人們所說的G語言，G語言最大的優(yōu)勢(shì)就是簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)潔明了。這種程序開發(fā)語言對(duì)程序員的語法知識(shí)要求不是很高，所以對(duì)于非計(jì)算機(jī)類專業(yè)的人員，用到界面開發(fā)的話，labVIEWS是最好的選擇。該軟件的特點(diǎn)就是提供了非常齊全的程序控件，開發(fā)者不用關(guān)心底層是如何實(shí)現(xiàn)的，軟件本身就提供了各類接口控件，不管是是底層嵌入式的開發(fā)，還是上層應(yīng)用的開發(fā)，labVIEW都可以滿足設(shè)計(jì)者的要求。labVIEW軟件界面如圖6所示。圖6 labVIEW2013軟件界面3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 電源電路CC2530及外圍傳感器工作電壓為3.3V的工作電壓，所以在電源電路設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)⒅绷鬏斎氲?V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V，如圖7所示。圖7中，電壓變換采用了LM1117電壓轉(zhuǎn)換芯片，該芯片的目的就是將輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換成微處理器需要的3.3V。其中DCIN為直流5V輸入接口，經(jīng)過F1的保險(xiǎn)絲和開關(guān)進(jìn)入LM1117的3號(hào)管腳，經(jīng)芯片轉(zhuǎn)換過后，2號(hào)引腳輸出3.3V電壓。其中在2號(hào)管腳和3號(hào)引腳都會(huì)有電解電容、普通瓷片電容接地；瓷片電容的目的是濾除高頻雜波。在轉(zhuǎn)換正常的情況下，二極管LED指示燈會(huì)接通，并發(fā)光。圖7 電源電路3.2 通信電路在本設(shè)計(jì)中，涉及到下位機(jī)和PC上位機(jī)通信的過程。通信方式有USB通信、RS-232通信，這里我們選擇開發(fā)難度相對(duì)簡(jiǎn)單的RS-232通信協(xié)議，也就是串口通信。但是目前市場(chǎng)上筆記本電腦基本都取消了串口接口，所以需要將USB信號(hào)轉(zhuǎn)換成串口信號(hào)。圖8為USB轉(zhuǎn)串口的轉(zhuǎn)換電路。圖8 PL2303驅(qū)動(dòng)電路3.3 傳感器電路本設(shè)計(jì)采用溫度、濕度兩用的傳感器DHT11，DHT11采用單總線的數(shù)據(jù)讀取和寫入模式，操作簡(jiǎn)單，程序代碼編寫也較為容易。借鑒官方數(shù)據(jù)手冊(cè)提供的驅(qū)動(dòng)電路，如圖9所示。圖9 DHT11采集電路傳感器1號(hào)引腳接電源VCC端；3號(hào)引腳接GND端，為傳感器提供正常的工作電壓，2號(hào)引腳為數(shù)據(jù)端口，其中該端口在使用時(shí)需要將其接上10K的上拉電阻，目的是為了能使讀取和寫入數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，單片機(jī)輸出的高電平在傳輸過程中會(huì)受到外界或者導(dǎo)線的影響，到達(dá)數(shù)據(jù)口的時(shí)候可能會(huì)發(fā)生變化，所以這里需要接上上拉電阻保持其信號(hào)的穩(wěn)定性。3.4 主控電路CC2530的工作正常工作電壓3.3V，因?yàn)樵撔酒瑑?nèi)部自帶AD轉(zhuǎn)換芯片，所以這里會(huì)有模擬電壓和數(shù)字電壓的區(qū)別，如圖10所示。芯片引腳中標(biāo)有DVDD的均為數(shù)字電源正，標(biāo)有AVDD的均為模擬電源正。32、33、22、23引腳都接上了晶振，但不同的是：22、23接的是32M的晶振，為系統(tǒng)提供正常工作提供基準(zhǔn)時(shí)序。32、33引腳接上的晶振為32.768K，其作用就是為系統(tǒng)時(shí)間提供基準(zhǔn)時(shí)序，開發(fā)者可以采用這個(gè)時(shí)序基準(zhǔn)開發(fā)RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘；另外，當(dāng)單片機(jī)處于休眠狀態(tài)時(shí)，該晶振還可以繼續(xù)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)序。.圖10 CC2530系統(tǒng)電路4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)整體框架根據(jù)設(shè)計(jì)要求，構(gòu)思出系統(tǒng)整體框架。溫濕度傳感器采集數(shù)據(jù)；采集節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，并通過無線傳輸給協(xié)調(diào)器；協(xié)調(diào)器通過點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊方式和各個(gè)節(jié)點(diǎn)聯(lián)系，并實(shí)時(shí)的接受各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)器與PC機(jī)通信，把各節(jié)點(diǎn)的信息發(fā)送PC端。這里由于實(shí)際情況的限制，不可能采取N多個(gè)節(jié)點(diǎn)；所以設(shè)計(jì)采用2個(gè)節(jié)點(diǎn)為例。傳感器傳感器協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)2節(jié)點(diǎn)1PC機(jī)圖11 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架4.2 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)任何的程序代碼編寫都要事先進(jìn)行程序流程圖的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)的下位機(jī)程序設(shè)計(jì)是根據(jù)Z-Stack協(xié)議棧規(guī)范的，所以在程序設(shè)計(jì)時(shí)，與以往的裸板開發(fā)不一樣，在理解Z-Stack協(xié)議棧的APP層的同時(shí)，加入自己的邏輯設(shè)計(jì)、應(yīng)用程序部分。程序流程圖如圖12所示。報(bào)文發(fā)送開始DHT11初始化初始化成功？數(shù)據(jù)處理NY提取數(shù)據(jù)串口發(fā)送開始建立連接？接收?qǐng)?bào)文NY圖12 節(jié)點(diǎn)發(fā)送、協(xié)調(diào)器接收程序流程圖在節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先要對(duì)DHT11驅(qū)動(dòng)的子程序編寫，測(cè)試并通過；然后移植到協(xié)議棧的程序代碼中調(diào)試。能在協(xié)議棧中也能實(shí)現(xiàn)溫濕度采集，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送程序編寫。在協(xié)調(diào)器程序設(shè)計(jì)時(shí)，首要問題就是報(bào)文的提取。在Z-Stack協(xié)議棧中，接收到的報(bào)文并不是單獨(dú)的數(shù)據(jù)，所以必然要將需要的數(shù)據(jù)包提取出來，然后解析數(shù)據(jù)并編寫協(xié)議棧環(huán)境下的串口發(fā)送程序。具體程序代碼見附錄。4.3 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)器和節(jié)點(diǎn)都是基于C語言開發(fā)的，而上位機(jī)的界面開發(fā)則是根據(jù)labVIEW軟件的特點(diǎn)，采用圖形化的G語言開發(fā)，程序流程圖如圖13所示。開始串口連接？YN點(diǎn)擊采集按鈕？YN接受數(shù)據(jù)解析數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)1節(jié)點(diǎn)2退出？退出軟件圖13 上位機(jī)程序流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)的程序流程圖，在labVIEW 2013程序面板中編寫相應(yīng)的代碼。其代碼如圖14所示。圖14 labVIEW程序面板程序面板中，所有執(zhí)行代碼都是在一個(gè)大的循環(huán)下執(zhí)行的，要讓軟持續(xù)運(yùn)行，大循環(huán)的條件必須為真；條件為真時(shí)系統(tǒng)時(shí)間控件會(huì)顯示當(dāng)前時(shí)間延時(shí)控件也會(huì)工作?？刂蒲h(huán)的是布爾變量的按鍵，可以選擇條件的真假實(shí)現(xiàn)程序的終止。大循環(huán)內(nèi)有一個(gè)VISA串口配置控件，將波特率設(shè)為115200bps、設(shè)置奇偶校驗(yàn)位0、終止位0。接著就是另一個(gè)內(nèi)嵌小循環(huán)；在這個(gè)小循環(huán)里，串口緩存區(qū)的數(shù)據(jù)在這里通過數(shù)組、字符的一些操作將數(shù)據(jù)分離出來，分別對(duì)應(yīng)1號(hào)節(jié)點(diǎn)和2號(hào)節(jié)點(diǎn)。解析的數(shù)據(jù)將會(huì)在前面板顯示出來，所以前面板的設(shè)計(jì)也要合理美觀，前面板如圖15所示。圖15 labVIEW前面板5 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1 程序調(diào)試、下載經(jīng)過系統(tǒng)流程的設(shè)計(jì)、代碼的編寫、移植、修改、調(diào)試，將協(xié)調(diào)器程序代碼編譯后通過JTAG下載的方式下載到CC2530芯片的Flash中；接通電源后，此時(shí)的協(xié)調(diào)器具有組建網(wǎng)絡(luò)的能力。接下來把程序切換到終端模式，對(duì)程序進(jìn)行編譯、下載。同上電后，終端節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)查找協(xié)調(diào)器，自行搜索是否有對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)器的存在；若搜索到協(xié)調(diào)器的存在會(huì)主動(dòng)建立網(wǎng)絡(luò)連接。程序編寫好后，點(diǎn)擊編譯按鈕，如圖16所示。圖16 程序調(diào)試編譯界面編譯通過后，通過JTAG將CC2530的下載口與PC機(jī)相連，協(xié)調(diào)器程序下載需在左上角的工程選項(xiàng)復(fù)選框選擇CoordinatorEB-Pro方式，點(diǎn)擊下載；下載終端節(jié)點(diǎn)的程序需要更改左上角工程選項(xiàng)復(fù)選框選擇EndDeviceEB-Pro方式，點(diǎn)擊下載。下載界面結(jié)果如圖17所示。圖17 JTAG程序下載界面5.2 運(yùn)行結(jié)果及分析5.2.1 運(yùn)行結(jié)果將程序代碼編譯下載到芯片內(nèi)，分別給協(xié)調(diào)器和終端供電；協(xié)調(diào)器的組網(wǎng)指示燈會(huì)閃爍，等到有終端節(jié)點(diǎn)加入其網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候，指示燈就會(huì)穩(wěn)定的指示。終端節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)指示燈也會(huì)一直指示網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)。在終端節(jié)點(diǎn)的設(shè)備上，DHT11溫濕度傳感器的電源指示燈也會(huì)亮起，說明DHT11處于正常工作狀態(tài)。協(xié)調(diào)器（左下）、終端節(jié)點(diǎn)（左上、右上）組網(wǎng)狀態(tài)的實(shí)物設(shè)備如圖18所示。圖18 協(xié)調(diào)器、終端組網(wǎng)狀態(tài)圖協(xié)調(diào)器和PC連接時(shí)，檢查串行端口是否連接，查看 我的電腦設(shè)備管