基于物聯(lián)網的信息采集系統(tǒng)(室內溫濕度檢測) (2)

1、 物聯(lián)網綜合應用系統(tǒng)課程設計*實踐教學* *計算機與通信學院2014年春季學期物聯(lián)網綜合應用實踐課程設計題 目：基于物聯(lián)網的信息采集系統(tǒng)（室內溫濕度檢測）專業(yè)班級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 成 績： 目錄摘要3前言4一、基本原理：5二、系統(tǒng)方案設計61、系統(tǒng)分析62、系統(tǒng)方案設計63、系統(tǒng)方案選擇7三 總體設計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無線傳感器網絡通信標準  12四、詳細設計 134.1實現(xiàn)溫

2、濕度數(shù)據采集的硬件部分 134.2實現(xiàn)溫濕度采集的軟件部分 164.3總體結構流程18五、系統(tǒng)測試26總結27致謝30基于物聯(lián)網的室內環(huán)境信息采集系統(tǒng)設計摘要 基于物聯(lián)網的無線傳感網絡是多學科的高度交叉，知識的高度集成的前沿熱點研究領域。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，并以自組多跳的網絡方式傳送到用戶終端無線傳感器網絡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技術是近年來通信領域中的研究熱點，具有低成本、低功耗、低速率、低復雜度的特點和

3、高可靠性、組網簡單、靈活等優(yōu)勢，逐漸成為無線傳感器網絡事實上的國際標準。此次課設設計并實現(xiàn)了用無線傳感器網絡構成的分布式溫度濕度監(jiān)控系統(tǒng)。關鍵詞：物聯(lián)網、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是成為許多工作場合的重要參數(shù)，尤其是室內環(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事物的變化，所以有必要測量和控制室內的溫濕度，不同的室內環(huán)境對溫濕度的要求各不相同。  本設計是一種基于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無線通信技術結合傳感器，并通過運用ZigBee協(xié)議

4、構架組建無線傳感網絡，來實現(xiàn)主從節(jié)點的數(shù)據采集和傳輸?shù)?，同時，需要在網絡層通過AODV路由協(xié)議來進行節(jié)點間的連接以及數(shù)據的收發(fā)?？傊跓o線傳感技術的無線網絡傳感器是一種將傳感器、控制器、計算能力、通信能力完美的結合于一身的嵌入式設備。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絡傳送給遠程用戶。無線網絡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絡更是一種開創(chuàng)了新的應用領域的新興概念和技術，廣泛被應用與醫(yī)療領域、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)域內的目標追蹤等領域。所以說不管是工業(yè)，農業(yè)，軍事及氣象預報領域，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，采用有線網絡的方案難以實現(xiàn)，本文提出采用基于ZigBee 技術的無線溫濕度測量與傳輸?shù)姆桨福ㄟ^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)對網絡采集的數(shù)據統(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。總的來說，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 轉換器（即信號調理電路），然后再單片機的控制下將 A/D 轉換器輸出的數(shù)字信號傳送到無線收發(fā)芯片中，并通過芯片的調制處理后由芯片內部的天線發(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)據由單片機控制的無線收發(fā)芯片接收并解調，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的參量信息轉換成電信號，我們可以根據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。二、系統(tǒng)方案設計 1、系統(tǒng)分

7、析 濕度傳感器和溫度傳感器采集到數(shù)據后，通過給RS232串口增加無線傳輸功能，替代設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 存儲設備，使得數(shù)據采集工作能夠擺脫對監(jiān)測過程網絡輻射范圍的限制，可應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(如 GSMGPRS)的無縫接合，能夠實現(xiàn)采集數(shù)據的遠程傳輸，滿足對數(shù)據采集區(qū)域的遠程監(jiān)控串口傳輸設計為雙向全雙工，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 標準的射頻信號傳輸與接收的調制解調設備。這類功能完善的雙向 2.4GHz 頻段的收發(fā)設備能夠融合到 ZigBee 技術之中。MC13193 包含低噪放大器，10mW 的功率增強器，壓控振蕩器，電源供應調節(jié)模塊，所有頻段編碼和解碼模塊，包括可以轉換和控制數(shù)據的發(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絡節(jié)點。CC2530結合了先進的RF收發(fā)器性能，業(yè)界標準的增強型8051內核，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 存儲設備，使得數(shù)據采集工作能夠擺脫對監(jiān)測過程網絡輻射范圍的限制2，可應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(如 GSMGPRS)的無縫接合，能夠實現(xiàn)采集數(shù)據的遠程傳輸，滿足對數(shù)據采集區(qū)域的遠程監(jiān)控。一般以 ZigBee 技術為核心的無線溫度采集系統(tǒng)的工作過程為：協(xié)調器節(jié)點首先應搭建網絡，等待各自終端采集節(jié)點的入網請求；終端節(jié)點經過驗證加入網絡后，把溫度傳感器采集到的數(shù)據通過無線網絡上傳傳輸給協(xié)調器節(jié)點；協(xié)調器節(jié)點接收到數(shù)據包后，進行數(shù)據包

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，并通過CC2530內部的ADC得到光照傳感器的數(shù)據。最后將采樣到的數(shù)據轉換然后在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，提供全標定的數(shù)字輸出。它采用專利的CMOSens技術，確保產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， 提供全標定的數(shù)字輸出。它采用專利的CMOSens 技術，確保產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，微處理器應驅動 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)據傳輸?shù)某跏蓟?。它包括：當SCK時鐘高電平時DATA翻轉為低電平，緊接著SCK變?yōu)榈碗娖剑S后是在SCK時鐘高電平時DATA翻轉為高電平。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束。這個過程需要大約 11/55/210ms，分別對應8/12/14bit 測量。確切的時間隨內部晶振速度，最多有±15%變化。SHTxx 通過下拉 DATA 至低電平并進入空閑模式，表示測量的結束?？刂破髟谠俅斡|發(fā) SCK 時鐘前，必須等待這個“數(shù)據備妥”信號來讀出數(shù)據。檢測數(shù)據

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

17、60;校驗，控制器可以在測量值 LSB 后，通過保持確認位 ack 高電平， 來中止通訊。在測量和通訊結束后，SHTxx 自動轉入休眠模式。  3、通訊復位時序：  如果與 SHTxx 通訊中斷，下列信號時序可以復位串口：當 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。這些時序只復位串口，狀態(tài)寄存器內容仍然保留.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備，將采用使用不同的 IIC設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)據結構如下： 僅采集溫度信息溫度數(shù)據高字節(jié)，溫度數(shù)據低字節(jié)。僅采集濕度信息濕度數(shù)據高字節(jié)，濕度數(shù)據低字節(jié)。采集全部信息溫度數(shù)據高字節(jié)，溫度數(shù)據低字節(jié)，濕度數(shù)據高字節(jié)，濕度數(shù)據低字節(jié)。  注意：本指令一次測量，最多只上傳 1 次采集數(shù)據，不支持連續(xù)采集數(shù)據上傳。  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UxCSR.MODE設置為1時，就選擇了UART模式。當 USART 收/發(fā)數(shù)據緩沖器、寄存器 UxBUF 寫入數(shù)據時，該字節(jié)發(fā)送到輸出引腳 TXDx。UxBUF 寄存器是雙緩沖的。當字節(jié)傳輸開始時，UxCSR.ACTIVE位變?yōu)楦唠娖?，而當字?jié)傳送結束時為低。當傳送結束時，UxCSR.TX_BYTE位設置為 1.當USART收/發(fā)數(shù)據緩沖寄存器就緒，準備接收新的發(fā)送數(shù)據時，就產生了一個中斷請求。該中斷在傳送開始之后立刻發(fā)生，因此，當字節(jié)正在發(fā)送時，新的

21、字節(jié)能夠裝入數(shù)據緩沖器。當1寫入UxCSR.RE位時，在UART上數(shù)據接收就開始了。然后UART會在輸入引腳TXDx中尋找有效起始位，并且設置UxCSR.ACTIVE位為 1.當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位設置為 1.該操作完成時，產生接收中斷。同時UxCSR.ACTIVE 變?yōu)榈碗娖?。通過寄存器UxBUF提供到的數(shù)據字節(jié)。當UxBUF讀出時，UxCSR.RX_BYTE位由硬件清 0。 3.4 ZigBee無線傳感器網絡通信標準   ZigBee技術是一種短距離、低

22、復雜度、低功耗、低數(shù)據速率、低成本的雙向無線通信技術或無線網絡技術，是一組基于IEEE 802.15.4無線標準研制開發(fā)的有關組網、安全和應用軟件方面的通信技術。ZigBee協(xié)議規(guī)范使用了IEEE 802.15.4定義的物理層(PHY)和媒體介質訪問層(MAC)，并在此基礎上定義了網絡層(NWK)和應用層(APL)架構。四、詳細設計  本設計是基于CC2530的溫濕度數(shù)據采集系統(tǒng)設計。因此，其重點是溫濕度數(shù)據采集設計的實現(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、無線傳感基本結構實現(xiàn)原理、本設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)點模塊設計。  實現(xiàn)溫濕度數(shù)據采集的軟件部分主要包括：Zigbee協(xié)議棧整體構架，Zigbee協(xié)議棧網絡層。 4.1實現(xiàn)溫濕度數(shù)據采集的硬件部分  物聯(lián)網溫濕度采集系統(tǒng)的硬件部分可以大體有無線傳感基本結構、無線傳感實現(xiàn)原理、本設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)點模塊設計等組成。其具體內容如下： 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、無線傳感基本結構及實現(xiàn)原理  無線傳感器網絡在設計目標方面是以數(shù)據為中心的，在無線傳感器網絡中，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，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，維持互相之間的網絡連接等功能。并且由于能源的無法替代以及低功耗的多跳通信模式，設計無線傳感節(jié)點時，有效的延長網絡的生命周期以及節(jié)點的低功耗成為無線傳感器網絡研究的核心問題。無線傳感網絡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，簡單處理后經過無線傳輸模塊傳到服務器或應用終端。目標，觀測節(jié)點，傳感節(jié)點和感知視場是無線傳感器網絡所包括的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絡節(jié)點組成的網絡，協(xié)同形

26、成對目標的感知視場。傳感節(jié)點檢測的目標信號經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。用戶和遠程任務管理單元則能夠通過衛(wèi)星通信網絡或Inteernet等外部網絡，與觀測節(jié)點進行數(shù)據信息的交互。觀測節(jié)點向網絡發(fā)布查詢請求和控制指令，接受傳感節(jié)點返回的目標信息。 3、使用的試驗箱以及軟件支持  物聯(lián)網創(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，擴展嵌入式網關實現(xiàn)廣域訪問，可實現(xiàn)多種物聯(lián)網構架，完成物聯(lián)網相關的各種傳感器的信息采集、無線信號收發(fā)、Zigbee網絡通訊，組件控制全過程。該工具提供了無線傳感網通

27、信模塊，基本的傳感器及控制器模塊、嵌入式網關、計算機服務器參考軟件等。 4、實現(xiàn)溫濕度采集系統(tǒng)節(jié)點模塊設計  實驗系統(tǒng)包含4個無線傳感網通信節(jié)點和一個無線網絡協(xié)調器，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)據的采集的軟件部分主要有Zig Bee 技術概述，協(xié)議棧整體架構，Zig Bee協(xié)議棧網絡層，AODV路由協(xié)議等幾部分組成。而Zig Bee協(xié)議層主要包括：網絡層概述，網絡層所實現(xiàn)的功能，網絡層中常用的路由協(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技術概述  ZigBee技術的使用與發(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技術的深入發(fā)展和應用，越來越多的注意力和研究

29、力量將會轉到應用的設計，實現(xiàn)互聯(lián)互通測試和市場的推廣等方面。ZigBee技術的關鍵是發(fā)展是一種易布建，低成本，低功耗的無線網絡。 ZigBee技術的應用前景非常好。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，家庭網絡，醫(yī)用設備控制等多個控制領域具有廣泛的應用，特別是工業(yè)控制和家庭自動化，將會成為今后ZigBee芯片的主要領域。通常符合以下條件之一的應用，都可以采用此技術。 （1）網絡多：需要數(shù)據采集或監(jiān)控的網絡多。 （2）低傳輸量：要求傳輸?shù)臄?shù)據量不大且要求數(shù)據成本低。（3）可靠性高：要求數(shù)據傳輸可靠性，安全性高。&#

30、160;（4）體積?。涸O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，地形復雜，需要較大的網絡覆蓋面積。 （7）現(xiàn)有移動網絡的覆蓋盲區(qū)。 （8）遙測，遙控系統(tǒng)：使用先從移動網絡進行的地數(shù)據量傳輸。 （9）局部區(qū)域移動口標的定位系統(tǒng)：使用GPS效果差，成本高，ZigBee無線傳感網是基于IEEE802.15.4技術標準和ZigBee網絡協(xié)議而設計的無線傳輸數(shù)據網絡，該網絡主要應用在壓力過程控制數(shù)據采集，流量過程數(shù)據采集，溫濕度監(jiān)控，工業(yè)控制，數(shù)據中心，社區(qū)安防，設備監(jiān)控，環(huán)境數(shù)據監(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，煤氣抄表等各個領域。這種網絡主要用于無線系統(tǒng)中短距離的鏈接，提供傳感網絡接入，能夠滿足各種傳感器的數(shù)據輸出和輸入控制的命令和信息的需求，實現(xiàn)系統(tǒng)網絡化，無線化。ZigBee技術是一種應用與各種電子設備之間的無線通信技術，這種通信網絡是基于中短距離范圍內，低傳輸速率下的，根據ZigBee技術的本質，它具有下列特性：低功耗，高速擴展，可靠性等。 2、ZigBee協(xié)議棧網絡層  ZigBee協(xié)議棧網絡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，并且為應用層提供一個合適的服務接口。為了和應用層通信，必須向其提供接口，網絡層的概念包括了兩個必要的功能服務實體。她們分別為數(shù)據服務和管理服務實體。網絡層數(shù)據實體通過網絡層相關的數(shù)據庫服務接網絡層入點提供絡層網絡管理服務，網絡層管理實體利用網絡層數(shù)據實體來獲得一些網絡管理任務，并完成一些網絡的管理工作。并且網絡層的管理實體還維護一個管理對象的數(shù)據庫，叫做網絡信息庫，網絡層管理實體完成對網絡信息庫的維護和管理。 4.3總體結構流程 總體結構軟件圖（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)據函數(shù)  * 參 數(shù)：*Data - 發(fā)送數(shù)據指針  *  len - 發(fā)送的數(shù)據長度 * 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，當串口接收到數(shù)據后，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 halWait(200);      halWait(200);      if(count)            

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

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

44、60;   UartTX_Send_String(str,count);/回發(fā)接收到的數(shù)據            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);  /將溫度結果轉換為字符串         GUI_PutString5_7(48,22,(char *)s);  /顯示結果         LCM_Refresh();         sprintf(s,  (char*)"%

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

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(復位默認值)且 ADCCON1.ST =  1 時進行單一轉換 */ 

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;啟動一個單一轉換  while(!ADC_SAMPLE_READY();       / 等待轉換完成 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);  /將光照結果轉換為字符串&#