基于物聯(lián)網(wǎng)的智能倉儲檢測系統(tǒng)設(shè)計

1、 蘭州理工大學(xué)課程設(shè)計論文 基于物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)環(huán)境檢測系統(tǒng)設(shè)計摘 要倉儲作為現(xiàn)代物流和供應(yīng)鏈系統(tǒng)的重要節(jié)點，已成為物流管理的核心部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對物品的數(shù)量和種類的需求都在不斷增加，這樣對倉儲系統(tǒng)的要求也日益提高。特別是，倉儲內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)對存儲物品的質(zhì)量和壽命有著重要的影響，對倉儲環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控不僅可以保證存儲物品的質(zhì)量，延長產(chǎn)品的存儲壽命，還能夠增強(qiáng)倉儲系統(tǒng)的安全系數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)安全隱患的時候能夠及時報警。 然而傳統(tǒng)的倉儲環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)存在布線復(fù)雜，可靠性低，管理維護(hù)成本低等問題，因而將新的科學(xué)技術(shù)引入倉儲系統(tǒng)中構(gòu)建信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的

2、倉儲環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)具有重要意義。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型代表，具有低能耗、低成本、低速率等特點，它融合了無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)以及嵌入式計算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科知識的前沿?zé)狳c研究領(lǐng)域，能夠通過各種微型傳感器協(xié)同完成對各種環(huán)境或檢測對象的信息實時監(jiān)測、感知和采集，并將這些信息傳送給用戶。ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)為是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一。基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的倉儲監(jiān)控系統(tǒng)充分利用了ZigBee節(jié)點能耗小、成本低、安裝維護(hù)簡單等特點，能夠?qū)崟r地對倉儲區(qū)域內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行無線遠(yuǎn)程采集與管理，同時可有效消除安全隱患，具備了傳統(tǒng)倉儲管理無法比擬的優(yōu)勢，很好地解決了

3、傳統(tǒng)倉儲管理中布線復(fù)雜、效率低下等問題。關(guān)鍵詞：倉儲環(huán)境監(jiān)測 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) ZigBee 簇樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) CC2530 目 錄摘 要I目 錄II第1章 智能倉儲監(jiān)測系統(tǒng)論述11.1 研究背景與意義11.2 智能倉儲監(jiān)測系統(tǒng)的特點2第2章 ZigBee技術(shù)綜述22.1 基于CC2530的ZIGBEE協(xié)議棧22.1.1 Zigbee技術(shù)的廣闊應(yīng)用前景22.1.2 低功耗低速率技術(shù)特點42.1.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐酚?2.2 Zigbee協(xié)議棧整體架構(gòu)62.3 Zigbee協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層：82.3.1網(wǎng)絡(luò)層概述及其實現(xiàn)功能82.3.2網(wǎng)絡(luò)層中常用路由協(xié)議10第3章 智能倉儲監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計133.1.系

4、統(tǒng)設(shè)計133.2 硬件設(shè)計133.3軟件設(shè)計15總 結(jié)21參考文獻(xiàn)23附 錄2433第1章 智能倉儲監(jiān)測系統(tǒng)論述1.1 研究背景與意義隨著現(xiàn)代物流業(yè)和供應(yīng)鏈管理理念的不斷發(fā)展，倉儲管理在物流管理中的重要性日益提高，倉儲管理己成為物流管理的核心部分和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前我國倉儲管理存在自動化程度不高、人工依賴性強(qiáng)等諸多問題，降低了倉儲管理的效率。本文設(shè)計了一種基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能倉儲系統(tǒng)，在原有倉儲系統(tǒng)的基礎(chǔ)上引入ZigBee技術(shù)，利用無線傳感器節(jié)點能耗低、網(wǎng)絡(luò)容量大、成本低的特點，在倉儲區(qū)域內(nèi)讓其自組織構(gòu)成智能測控網(wǎng)絡(luò)。這樣能夠有效地解決傳統(tǒng)倉儲存在的各種問題，同時還能夠?qū)囟?、濕?/p>

5、等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測，從而構(gòu)建了智能化的倉儲環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。 本文以ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在倉儲環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用為主線，主要完成以下幾個方面的工作： （1）首先概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)知識，然后從ZigBee協(xié)議架構(gòu)入手，對物理層、媒介接入控制層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層的規(guī)范展開了研究，深入了解ZigBee技術(shù)的特性和通信原理。 （2）接著對基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的倉儲環(huán)境系統(tǒng)中幾項關(guān)鍵技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，主要包括：MAC協(xié)議和路由協(xié)議，并對其在倉儲環(huán)境監(jiān)控這一應(yīng)用背景下進(jìn)行了探討。 （3）然后根據(jù)倉儲監(jiān)控系統(tǒng)的實際需要，設(shè)計了無線傳感器設(shè)備的硬件系統(tǒng)。節(jié)

6、點采用增強(qiáng)型的8051單片機(jī)作為主控制器，CC2530射頻芯片作為無線數(shù)據(jù)收發(fā)器，SHT11溫濕度傳感器來實現(xiàn)對環(huán)境參數(shù)的采集。 （4）通信系統(tǒng)基于ZigBee協(xié)議棧Z-Stack開發(fā)，使用IAR EW8051集成開發(fā)環(huán)境對Z-Stack進(jìn)行代碼編程，為不同角色的節(jié)點編寫相應(yīng)的代碼，其中包括ZigBee協(xié)調(diào)器建立網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)行程序，ZigBee路由器加入網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)行程序，ZigBee終端設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)采集、收發(fā)等，然后借助下載工具SmartRF Flash Programmer將代碼下載到ZigBee設(shè)備中進(jìn)行調(diào)試，在簇樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)無線傳輸數(shù)據(jù)，并運(yùn)用在倉儲系統(tǒng)中，構(gòu)成了基于Zi

7、gBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的倉儲環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。 基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的倉儲監(jiān)控系統(tǒng)充分利用了ZigBee節(jié)點能耗小、成本低、安裝維護(hù)簡單等特點，能夠?qū)崟r地對倉儲區(qū)域內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行無線遠(yuǎn)程采集與管理，同時可有效消除安全隱患，具備了傳統(tǒng)倉儲管理無法比擬的優(yōu)勢，很好地解決了傳統(tǒng)倉儲管理中布線復(fù)雜、效率低下等問題。1.2 智能倉儲監(jiān)測系統(tǒng)的特點智能倉儲監(jiān)測系統(tǒng)擁有全面、可靠的環(huán)境信息采集分析能力。為了實現(xiàn)環(huán)境信息監(jiān)測的精確性、全面性并且方便使用，本文的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)具有以下各種特點：(1)多對象監(jiān)測，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)需要檢測多種環(huán)境信息，如：溫濕度、光照強(qiáng)度等。這樣才能為用戶提供全面的環(huán)

8、境信息參考。(2)多點監(jiān)測，需要對同一環(huán)境參數(shù)在不同地點和不同時間分別進(jìn)行測量，這是因為環(huán)境中各種環(huán)境信息不同的時間和空間上分布不具有均勻性，由此實現(xiàn)監(jiān)測的全面性和高精度性，甚至有時需要對同一環(huán)境參數(shù)在多點進(jìn)行測量。(3)系統(tǒng)靈活，當(dāng)有新的環(huán)境參數(shù)被要求測量時，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性要求靈活，方便增加節(jié)點，以降低成本。第2章 ZigBee技術(shù)綜述2.1 基于CC2530的ZIGBEE協(xié)議棧2.1.1 Zigbee技術(shù)的廣闊應(yīng)用前景Zigbee技術(shù)的使用與發(fā)展很大程度上彌補(bǔ)了無線通信市場上低功耗、低成本、低速率的空缺，Zigbee技術(shù)發(fā)展成功的關(guān)鍵更多的是因為豐富而便捷的應(yīng)用，并不是技術(shù)本身。隨著Zig

9、bee技術(shù)的深入發(fā)展和應(yīng)用，越來越多的注意力和研究力量將會轉(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)鍵點是發(fā)展一種易布建、低成本、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)，其低耗電性將使產(chǎn)品的電池能維持6個月到數(shù)年的時間。對Zigbee技術(shù)的應(yīng)用前景預(yù)測被非常好。Zigbee在未來的幾年里將在工業(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)、樓宇自動化、醫(yī)用設(shè)備控制等多個控制領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，特別是工業(yè)控制和家庭自動化，將成為今后Zigbee芯片的主要應(yīng)用領(lǐng)域。通常符合下列條件之一的應(yīng)用，就可以考慮采用Zigbee技術(shù)：·網(wǎng)點多：需要數(shù)據(jù)采集或監(jiān)控的網(wǎng)點多。

10、3;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。·可靠性高：要求數(shù)據(jù)傳輸可靠性、全性高。·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便放置。·電池供電。·覆蓋量大：所需檢測點監(jiān)測點多，地形復(fù)雜，需要較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積。·現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)的覆蓋盲區(qū)。·遙測、遙控系統(tǒng)：使用現(xiàn)存移動網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的低數(shù)據(jù)量傳輸。·局部區(qū)域移動目標(biāo)的定位系統(tǒng)：使用GPS效果差、成本高的。根據(jù)Zigbee聯(lián)盟的觀點，一般家庭可將Zigbee應(yīng)用于以下裝置：·燈光、窗簾的自動控制以及空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制器。·緊急呼叫器，老年人與

11、行動不便者或者病患的緊急呼叫。·各種電子設(shè)備，家用電器的萬能遙控器、電腦等的無線鍵盤、無線鼠標(biāo)，搖桿、玩具等。·家庭煙霧濃度偵測器。·家具智能型標(biāo)簽。Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)是就是Zigbee應(yīng)用方案的經(jīng)典應(yīng)用。無線傳感網(wǎng)絡(luò)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)計的無線數(shù)據(jù)傳輸網(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、流量過程控制數(shù)據(jù)采集、溫度濕度監(jiān)控、樓宇自動化、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)控、倉庫貨物監(jiān)控等方面。適用于蔬菜大棚溫度、濕度和土壤酸堿度監(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

12、要用于無線系統(tǒng)中短距離的連接，提供傳感器網(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。這種網(wǎng)絡(luò)是低速率的無線傳感網(wǎng)絡(luò)，射頻傳輸成本低，各節(jié)點只需要很少的能量，低功耗，適用于電池長期工作供電，可實現(xiàn)一點到多點，兩點之間的對等通信，快速組網(wǎng)自動配置，自動恢復(fù)和高級電源管理，網(wǎng)絡(luò)中任意個傳感器之間可相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。2.1.2 低功耗低速率技術(shù)特點Zigbee技術(shù)是一種應(yīng)用于各種電子設(shè)備之間的無線通信技術(shù)，這種通信組網(wǎng)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：1、 低功耗 在非工作模式時，Zigbee節(jié)點是處于

13、休眠狀態(tài)的。Zigbee設(shè)備休眠激活時延為15ms，搜索時延一般為30ms。由于收發(fā)信息低功耗，工作時間短，且采用了休眠模式，使Zigbee節(jié)點耗電極少，其電池工作時間可長達(dá)6個月到2年左右。同時，由于電池使用時間取決于電池種類、容量和應(yīng)用場合等很多因素，因此 Zigbee技術(shù)在協(xié)議上對電池的使用也做了優(yōu)化；對于某些工作實踐和總時間之比小于1%的情況，電池壽命甚至可以超過10年。工作模式下，Zigbee信號的收發(fā)時間短，因為傳輸數(shù)據(jù)量小，傳輸速率低；2、高度擴(kuò)展性通過Network Coordinator的網(wǎng)絡(luò)最多可達(dá)到6500個Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，再加上Network Coordinato

14、r的可互相連接性，整體Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)目將十分龐大。但是，就一般來說，一個Zigbee的網(wǎng)絡(luò)最多包括255個Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，有一個是Master設(shè)備，其余則都是Slave設(shè)備。3、可靠性Zigbee技術(shù)中為了提高可靠性，在Zigbee介質(zhì)接入控制層（MAC層）中，采用了talk-when-ready的碰撞機(jī)制這是一種完全確定的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，在這種傳輸機(jī)制下，當(dāng)有數(shù)據(jù)需要傳送時，則立刻傳送。每個數(shù)據(jù)包的發(fā)送都必須等待對方的確認(rèn)消息，并進(jìn)行信息確信回復(fù)，如果沒有得到確認(rèn)信息的回復(fù)就表示發(fā)生了碰撞，將再傳一次。這種方法的采用可以提高系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃?。同時，Zigbee針針對時延敏感的應(yīng)用

15、也做了優(yōu)化，通過時延和休眠狀態(tài)激活的時延都非常短。也為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突。2.1.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐酚蒢igbee每個節(jié)點的功能并非相同，因為它是以一個個獨立的工作點為依托，通過無線通信組成星狀、樹樁或網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。有半功能設(shè)備（RFD）和全功能設(shè)備（FFD）之分，負(fù)責(zé)與所控制的子節(jié)點匯聚數(shù)據(jù)、通信和發(fā)布控制，或起到通信路由的作用，稱之為全功能設(shè)備（FFD）；另外還有一些節(jié)點，也就是系統(tǒng)中大部分節(jié)點，為子節(jié)點，從組網(wǎng)通信上，它只是其中功能的一個子集，并成為半功能設(shè)備（RFD）。每個網(wǎng)絡(luò)都有一個相當(dāng)于現(xiàn)在有線局域網(wǎng)中的服務(wù)器的唯一的協(xié)調(diào)器，具有對本網(wǎng)絡(luò)的

16、管理能力。網(wǎng)絡(luò)中的全功能節(jié)點可作為路由器、協(xié)調(diào)器以及終端節(jié)點來使用，而半功能節(jié)點只能由終端節(jié)點使用。在任何一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每個獨立的網(wǎng)絡(luò)都有一個唯一的網(wǎng)絡(luò)號（PAN標(biāo)識符）。利用PAN標(biāo)識符，采用16位的短地址碼進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的通信，并可激活網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信。Zigbee路由和協(xié)調(diào)器需要對路由表進(jìn)行維護(hù)。Zigbee路由和協(xié)調(diào)器也可以保存一定數(shù)據(jù)量得入口，僅僅在路由維護(hù)時使用這些入口，或者在耗盡所有其他的路由容量的情況下使用這些入口。路由選擇是在網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備相互合作條件下建立路由的一個流程的選擇，并且該流程通常與特定的源地址和目的地址相對應(yīng)。路由選擇包括如下流程：1、路由搜索的初始化。2

17、、接受路由請求命令幀。3、接受路由應(yīng)答命令幀2.2 Zigbee協(xié)議棧整體架構(gòu)圖1 ZigBee協(xié)議棧整體架構(gòu)Zigbee協(xié)議結(jié)構(gòu)體系Zigbee協(xié)議棧由一組子層組成，每一層為其上層提供一定的特定服務(wù)：一個數(shù)據(jù)實體提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，一個管理實體提供管理、維護(hù)等服務(wù)。每個服務(wù)實體通過一個服務(wù)接入點（SAP）為其上層提供服務(wù)接口，并且每個服務(wù)接入點（SAP）提供了一系列的基本服務(wù)指令來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。Zigbee協(xié)議棧中包括應(yīng)以下各個子層：APP（Application Programming）：應(yīng)用層目錄，這是用戶創(chuàng)建各種不同工程的區(qū)域，在這個目錄中包含了應(yīng)用層的內(nèi)容和這個項目的主要內(nèi)容，在協(xié)議

18、棧里面一般是以操作系統(tǒng)的任務(wù)實現(xiàn)的。HAL（Hardware (H/W) Abstraction Layer）：硬件層目錄，包含有與硬件相關(guān)的配置和驅(qū)動及操作函數(shù)。ZigBee硬件層通過射頻固件和射頻硬件提供了一個從MAC層以硬件層無線信道的接口。在硬件層中，包含一個硬件層管理實體（PLME），該實體通過調(diào)用硬件層的管理功能函數(shù)，為硬件層管理服務(wù)提供其接口，同時，還負(fù)責(zé)維護(hù)由硬件層所管理的目標(biāo)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含有硬件層個域網(wǎng)絡(luò)的基本信息。圖2 物理層結(jié)構(gòu)模型MAC：介質(zhì)接入控制子層，包含了MAC 層的參數(shù)配置文件及其MAC 的LIB 庫的函數(shù)接口文件。實現(xiàn)的功能有：1、能產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)。2、支

19、持PAN的連接和斷開連接。3、同信標(biāo)保持同步。4、在對等的MAC實體之間提供一個可靠的通信鏈路。5、處理和維護(hù)GTS機(jī)制。6、信道接入采用CSMA-CA接入機(jī)制。7、支持設(shè)備的安全性。介質(zhì)訪問控制層(MAC)幀被稱為MAC協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU)，其長度不超過127個字節(jié)。它具有四種不同的幀形式，即信標(biāo)幀、數(shù)據(jù)幀、確認(rèn)幀和命令幀。MT（Monitor Test）：實現(xiàn)通過串口可控各層，與各層進(jìn)行直接交互。NWK（ZigBee Network Layer）：網(wǎng)絡(luò)層目錄，含網(wǎng)絡(luò)層配置參數(shù)文件及網(wǎng)絡(luò)層庫的函數(shù)接口文件，APS 層庫的函數(shù)接口。OSAL（Operating System (OS) Ab

20、straction Layer）：協(xié)議棧的操作系統(tǒng)。Profile：AF（Application work） 層目錄，包含AF 層處理函數(shù)文件。Security：安全層目錄，安全層處理函數(shù)，比如加密函數(shù)等。Services：地址處理函數(shù)目錄，包括著地址模式的定義及地址處理函數(shù)。Tools：工程配置目錄，包括空間劃分及ZStack 相關(guān)配置信息。ZDO（ZigBee Device Objects）：ZDO 目錄。ZMac： MAC 層目錄，包括MAC 層參數(shù)配置及MAC 層LIB 庫函數(shù)回調(diào)處理函數(shù)。ZMain：主函數(shù)目錄，包括入口函數(shù)及硬件配置文件。Output：輸出文件目錄，這個EW8051

21、 IDE 自動生成的。2.3 Zigbee協(xié)議棧網(wǎng)絡(luò)層：2.3.1網(wǎng)絡(luò)層概述及其實現(xiàn)功能ZigBee網(wǎng)絡(luò)層必須提供功能，其的主要就是提供一些必要的函數(shù)，以保證IEEE 802.15.4-2003ZigBee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，提供必要的功能。它們分別為數(shù)據(jù)服務(wù)實體（NLDE）和管理服務(wù)實體（NLME）。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體（NLDE）通過網(wǎng)絡(luò)層相關(guān)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)接入點（NLDE-SAP）提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)層管理實體（NLME）通過網(wǎng)絡(luò)層相關(guān)的管理庫服務(wù)接入點（NLM

22、E-SAP）提供網(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)層管理實體還維護(hù)一個管理對象的數(shù)據(jù)庫，叫做網(wǎng)絡(luò)信息庫（NIB），網(wǎng)絡(luò)層管理實體完成對網(wǎng)絡(luò)信息庫（NIB）的維護(hù)和管理。1、網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體（NLME）網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體提供一個數(shù)據(jù)服務(wù)，同一個網(wǎng)絡(luò)中，即在同一個內(nèi)部個域網(wǎng)中的兩個或者更多的設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)時，允許一個應(yīng)用程序?qū)凑諔?yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元（APDU）的格式進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體提供如下服務(wù)： 生成網(wǎng)絡(luò)級別的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元）PDU（NPDU）：網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體（NLME）通過增加一個適當(dāng)?shù)膮f(xié)議

23、頭，從應(yīng)用支持子層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU中生成網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（NPDU）。 指定拓?fù)鋫鬏斅酚桑壕W(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體能夠發(fā)送一個網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元到一個合適的設(shè)備，該設(shè)備可以是最終的目的通信設(shè)備，也可能是通信鏈路中到最終目的節(jié)點的下一個節(jié)點。2、 網(wǎng)絡(luò)層管理實體網(wǎng)絡(luò)層管理實體提供網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)，允許一個應(yīng)用程序與堆棧相互作用。并且網(wǎng)絡(luò)層管理實體還維護(hù)一個叫做網(wǎng)絡(luò)信息庫（NIB）的管理對象的數(shù)據(jù)庫。網(wǎng)絡(luò)層管理實體應(yīng)該提供如下服務(wù)： 配置一個新的設(shè)備：為所需的操作充分配置協(xié)議棧的功能。為保證設(shè)備正常工作的需要，滿足配置的需要，設(shè)備應(yīng)該具有足夠堆棧。配置選項中包括對一個ZigBee協(xié)

24、調(diào)器的操作，或加入一個已存在的網(wǎng)絡(luò)。 開始一個網(wǎng)絡(luò)：建立一個新的網(wǎng)絡(luò)功能，使之具有建立一個新網(wǎng)絡(luò)的能力。 加入、重新加入和離開一個網(wǎng)絡(luò)：實現(xiàn)加入、重新加入和離開一個網(wǎng)絡(luò)的功能，以及為一個ZigBee協(xié)調(diào)器或者ZigBee路由器請求一個設(shè)備離開網(wǎng)絡(luò)的能力。具有連接或者斷開一個網(wǎng)絡(luò)的能力。 尋址：ZigBee協(xié)調(diào)器和ZigBee路由器具有為新加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備分配地址的能力。 鄰居設(shè)備發(fā)現(xiàn)：具有發(fā)現(xiàn)、記錄和匯報有關(guān)單跳鄰居設(shè)備信息的能力。 路由發(fā)現(xiàn)：具有發(fā)現(xiàn)和記錄有效地傳送信息的網(wǎng)絡(luò)路由能力，即信息可以有效的傳達(dá)。 收控制：具有控制設(shè)備接收機(jī)

25、接收狀態(tài)的能力，即控制何時接收者是激活的，以及接收激活時間的長短，從而使MAC層的同步或者直接接收等。 路由：具有使用不同路由機(jī)制的能力。有單播、多播、廣播等，使得路由能夠在網(wǎng)絡(luò)中高效率的交換數(shù)據(jù)。3、網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)規(guī)范網(wǎng)絡(luò)層通過兩種服務(wù)訪問點（SPA）提供相應(yīng)的兩種服務(wù)，它們分別是網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)服務(wù)（NLDE）和網(wǎng)絡(luò)層管理服務(wù)（NLME）。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實體服務(wù)接入點接入，網(wǎng)絡(luò)層管理服務(wù)通過網(wǎng)絡(luò)層管理實體服務(wù)接入點接入。這兩種分別服務(wù)通過MCPS-SAP和MLME-SAP接口為MAC層提供接口。這些接口之外，在NLDE-SAP和NLME-SAP之間有一個隱藏的借口，允許NLME使用網(wǎng)絡(luò)

26、層的數(shù)據(jù)服務(wù)。NWK層的組件以及接口如下圖所示：圖3 網(wǎng)絡(luò)層參考模型2.3.2網(wǎng)絡(luò)層中常用路由協(xié)議在移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)中，隨著節(jié)點移動，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在不斷變化。如何迅速準(zhǔn)確地選擇網(wǎng)絡(luò)路由的問題，是移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的一個重要核心的問題。常規(guī)的距離向量算法DVA和鏈路狀態(tài)算法LSA，不能滿足Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；單向信道的存在；有限的無線傳輸帶寬；無線移動終端的局限性等特點。因此，自20世紀(jì)70年代美軍DARPA資助的分組無線網(wǎng)絡(luò)項目開展以來，國內(nèi)外的許多研究人員從不同的角度提出了一系列的移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。這些協(xié)議必須處理好移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的以上特點。根

27、據(jù)發(fā)現(xiàn)路由的驅(qū)動模式的不同，可將這些路由協(xié)議分為表驅(qū)動路由協(xié)議和按需路由協(xié)議。如圖所示：表驅(qū)動路由協(xié)議又稱為主動式（或先應(yīng)式）的路由協(xié)議（Proactive Protocols）。是一種基于表格的路由協(xié)議。該路由協(xié)議試圖維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點到其余所有節(jié)點的最新路由信息，所有路由信息都保持一致。這個路由協(xié)議中，每個節(jié)點都維護(hù)一張或多張表格，這些表格中包含到達(dá)網(wǎng)絡(luò)中所有其他節(jié)點的路由信息表。當(dāng)檢測到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有變化發(fā)生時，節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送更新消息。收到更新消息的節(jié)點便更新自己的表格，以維護(hù)路由信息的一致、及時、準(zhǔn)確。拓?fù)涓孪⒃诰W(wǎng)絡(luò)中傳播的方式和需要存儲的表的類型決定了不同的表驅(qū)動路由協(xié)議的區(qū)別

28、。表驅(qū)動路由協(xié)議根據(jù)變化更新路由表，不斷的檢測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜玩溌焚|(zhì)量的變化，所以路由表可以準(zhǔn)確地反映網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。只要源節(jié)點發(fā)送報文，就能夠立即取得到達(dá)目的節(jié)點的路由。目前常見的有C.E,Perkins在1994年提出的DSDV路由協(xié)議、CGSR路由協(xié)議以及WRP路由協(xié)議等。DSDV路由協(xié)議是一種無環(huán)路距離向路由協(xié)議，它是傳統(tǒng)的Bellman Ford路由協(xié)議的改進(jìn)。在DSDV中，每個移動節(jié)點都需要維護(hù)一個路由表，路由表表項其中包括目的節(jié)點、跳數(shù)和目的地序號，其中目的節(jié)點分配目的地序號，主要用于判別路由是否過時，并且能夠防止路由環(huán)路的產(chǎn)生。每個節(jié)點必須周期性的與鄰節(jié)點交換路由信息，也可以根據(jù)路由

29、表的改變來觸發(fā)路由更新。CGSR路由協(xié)議與DSDV類似，但是CGSR并不是一個大的平面網(wǎng)絡(luò)。CGSR分配指定了網(wǎng)關(guān)節(jié)點簇首節(jié)點和，其中網(wǎng)關(guān)節(jié)點是兩個簇之間的節(jié)點，簇首節(jié)點用來控制一組節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點。其中每個節(jié)點都必須有其簇成員的路由表。因為，當(dāng)一個節(jié)點要發(fā)送分組時，這個分組首先到達(dá)這個發(fā)送節(jié)點的簇首節(jié)點，然后簇首節(jié)點把該分組通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)給另外一個簇首節(jié)點，不斷重復(fù)這個過程直到分組到達(dá)目的節(jié)點。WRP路由協(xié)議是另一種表驅(qū)動路由協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點中保存路由信息。每個節(jié)點都在路由表中保存有如下信息：距離、路由、鏈路開銷和重傳消息的列表。重傳消息的列表記錄關(guān)于重傳計數(shù)器、消息序列號、每一個鄰節(jié)點正

30、確應(yīng)答所需的標(biāo)識以及更新消息的更新列表等信息。WRP的優(yōu)點就是當(dāng)一個節(jié)點試圖執(zhí)行路徑計劃算法時，可以通過目的節(jié)點的上游節(jié)點所保存的信息和鄰節(jié)點所保存的信息來限制算法，使得算法收斂得更快并避免路由當(dāng)中的環(huán)路。由于WRP需要保存4個路由表，所以比大多數(shù)的協(xié)議需要更大的內(nèi)存。WRP還依賴于周期性的Hello消息，這也要占用帶寬。這類路由協(xié)議通常是通過修改常規(guī)的Internet路由協(xié)議以適應(yīng)移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通過引入序列號機(jī)制解決了“路由環(huán)路”和“計數(shù)到無窮”的問題；通過采用“時問驅(qū)動”和“事件驅(qū)動”機(jī)制更新路由信息，盡量減少路由等控制信息對無線信道的占用，以提高系統(tǒng)效率。在主動式路由協(xié)議中，

31、由于每個節(jié)點需要實時地維護(hù)路由信息，這樣在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大、拓?fù)渥兓^快的環(huán)境中，大量的拓?fù)涓孪加眠^多的信道資源，使得系統(tǒng)效率下降。為此，1996年卡耐基梅隆大學(xué)的David B.Johnson在DSR協(xié)議中提出了一種新的路由選擇原則：按需路由協(xié)議。按需路由協(xié)議又稱為反應(yīng)式路由協(xié)議（Reactive Protocols）。與主動式路由協(xié)議相比，它是一種被動式的路由協(xié)議。在這類協(xié)議中，節(jié)點平時并不實時地維護(hù)網(wǎng)絡(luò)路由，只有在節(jié)點有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時，從激活路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制尋找到達(dá)目的地的路由。路山發(fā)現(xiàn)過程如圖所示。當(dāng)節(jié)點1有數(shù)據(jù)要向節(jié)點8發(fā)送且無路由時，節(jié)點1啟動路由發(fā)現(xiàn)過程：1節(jié)點1向鄰居節(jié)點（節(jié)點

32、2、3、4）發(fā)送路由請求消息；2中間節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)路由請求消息直至目的節(jié)點8；3目的節(jié)點選擇合適的路由返回路由響應(yīng)消息，該消息中攜帶了從節(jié)點1到節(jié)點8的完整路由。圖4按需路由協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)過程根據(jù)國際上目前研究的結(jié)果可知，在各種不同的情況下比較時，基于按需方式的路由算法要比基于表驅(qū)動方式的路由算法在性能上有著明顯的優(yōu)勢。另外，在負(fù)載較重的情況下，按需式的路由協(xié)議中AODV協(xié)議的性能最為理想。第3章 智能倉儲監(jiān)測系統(tǒng)方案設(shè)計3.1.系統(tǒng)設(shè)計 本系統(tǒng)是由無線傳感器節(jié)點、若干個具有路由功能的無線節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器組成的網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)。采用ZigBee協(xié)議實現(xiàn)設(shè)備之間的無線通信，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖所示，傳感器節(jié)

33、點負(fù)責(zé)現(xiàn)場溫濕度數(shù)據(jù)的采集，獎采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給各個路由器節(jié)點，路由器節(jié)點根據(jù)路由算法選擇最佳的通信路徑，通過其他的FFD節(jié)點以多跳的方式把數(shù)據(jù)傳送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過串口RS232和PC機(jī)相連，用來收集整個網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，并能向傳感器節(jié)點發(fā)送命令和參數(shù)設(shè)置，實現(xiàn)與終端設(shè)備節(jié)點的通信。監(jiān)控人員無須到達(dá)倉庫現(xiàn)場，在監(jiān)控室通過電腦就可以對倉庫的溫濕度進(jìn)行檢測。圖5 傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.2 硬件設(shè)計無線傳感器節(jié)點由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、無線通信和能量供應(yīng)四個模塊組成,節(jié)點結(jié)構(gòu)如圖3所示。數(shù)據(jù)采集模塊由數(shù)字傳感器或者或模擬傳感器加A/D轉(zhuǎn)換器組成,負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)的溫濕度信息采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 數(shù)據(jù)處理模塊

34、由微控制器組成,負(fù)責(zé)控制整個傳感器節(jié)點的操作和數(shù)據(jù)存儲;無線通信模塊由無線收發(fā)器組成,負(fù)責(zé)與其他傳感器節(jié)點進(jìn)行通信,能量供應(yīng)模塊為系統(tǒng)其他的三個部分提供能量。傳感器節(jié)點由溫濕度傳感器SHT10檢測得到溫濕度信息,并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,傳輸至CC2530,由CC2530負(fù)責(zé)對信號進(jìn)行處理發(fā)送。節(jié)點電源部分使用兩節(jié)AA電池,通過一個電壓轉(zhuǎn)換芯片MCP1259將電壓轉(zhuǎn)化成3.3V。為了使系統(tǒng)工作時間持續(xù)長,節(jié)點通常在閑置時快速進(jìn)入休眠模式,其外設(shè)模塊進(jìn)入休眠狀態(tài),或者電源管理部分不對這些外設(shè)模塊供電。協(xié)調(diào)器節(jié)點負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收發(fā)和處理,主要由CC2530和一些外圍器件構(gòu)成,采用USB供電或者是交流電供電。

35、圖6 傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)圖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

36、 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。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?。它包括：?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

37、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 拉為低電平（ACK位）。在第 9 個 SCK 時鐘的下降沿之后，釋放 DATA（恢復(fù)高電平）。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

38、并進(jìn)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)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。 需要通過下拉 DATA 為低電平，uC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 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

39、。在測量和通訊結(jié)束后，SHTxx 自動轉(zhuǎn)入休眠模式。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。3.3軟件設(shè)計ZigBee無線通訊協(xié)議終端節(jié)點的軟件主要實現(xiàn)以下功能：(1)數(shù)據(jù)采集功能：采集各個傳感器的輸出信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析存儲。(2)數(shù)據(jù)顯示功能：能夠在LCD上將采集處理后的傳感器數(shù)據(jù)實時顯示。每個不同類型的傳感器構(gòu)成一個單獨的節(jié)點，液晶顯示當(dāng)前環(huán)境下溫度()、濕度(RH)和煙霧強(qiáng)弱。(3)數(shù)據(jù)傳輸功能：采用標(biāo)準(zhǔn)的MODB

40、US協(xié)議通過上位機(jī)修改系統(tǒng)參數(shù)。(4)與無線模塊通訊：單片機(jī)將要發(fā)送的數(shù)據(jù)以特定的波特率通過串口送到無線模塊發(fā)送12。ZigBee無線通訊協(xié)議程序流程圖如圖7所示。圖7 ZigBee無線通訊協(xié)議程序流程主程序程序流程圖： 圖8主程序程序流程圖2.2.4 核心程序代碼：void main() int tempera; int humidity; char s16; UINT8 adc0_value2; 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(); / GUI 初始化GUI_SetCo

41、lor(1,0); / 顯示色為亮點，背景色為暗點GUI_PutString5_7(25,6,"OURS-CC2530"); /顯示 OURS-CC2530GUI_PutString5_7(10,22,"Temp:");GUI_PutString5_7(10,35,"Humi:");GUI_PutString5_7(10,48,"Light:");LCM_Refresh();while(1) th_read(&tempera,&humidity); /讀取溫度和濕度 sprintf(s, (char

42、*)"%d%d C", (INT16)(int)tempera / 10),(INT16)(int)tempera % 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*)"%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 LCM_Refresh

43、();3.4 本設(shè)計所使用的實驗箱以及軟件支持3.4.1所使用的試驗箱概述物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實驗系統(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(kuò)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。該工具箱提供了無線傳感網(wǎng)通信模塊、基本的傳感器及控制器模塊、嵌入式網(wǎng)關(guān)、計算機(jī)服務(wù)器參考軟件等，實驗系統(tǒng)形式如下圖：3.4.2實現(xiàn)基于CC2530的溫濕度采集系統(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，其結(jié)構(gòu)如下：無線節(jié)點模塊：主要有射頻單片機(jī)構(gòu)成，MCU是TI的CC25

44、30,2.4G載頻，棒狀天線。傳感器及控制模塊：系列傳感器模塊，包括溫濕度傳感模塊、繼電器模塊和RS232模塊等，也可以通過總線擴(kuò)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，目前主要有兩節(jié)電池供電，保留外接電源接口，可以直接有直流電供電。節(jié)點圖如下：總 結(jié)ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，是ZigBee協(xié)議與傳感技術(shù)的結(jié)合，是應(yīng)用性非常強(qiáng)的技術(shù)，它具有耗資小、安裝方便、維護(hù)和更新費用低等優(yōu)勢，非常適合于對布線困難、人員不能到達(dá)的區(qū)域和一些臨時場合的狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，如大型建筑的健康狀態(tài)監(jiān)控、空間探索

45、、災(zāi)害預(yù)測等，它在當(dāng)前我國環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中有著巨大的應(yīng)用潛力的。目前市場上的近距離無線通信技術(shù)有很多種，如無線局域網(wǎng)WiFi、藍(lán)牙、IrDA、UWB、RF等。經(jīng)過市場調(diào)研，發(fā)現(xiàn)ZigBee無線通信技術(shù)在在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中占有廣泛的市場，具有低功耗、數(shù)據(jù)傳輸可靠、網(wǎng)絡(luò)容量大、兼容性強(qiáng)、安全性高、成本低等特點。本設(shè)計采用了ZigBee技術(shù)實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的搭建。經(jīng)過反復(fù)的測試，我們研制的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信平臺已經(jīng)可以穩(wěn)定的運(yùn)行，并且有較好的可靠性和擴(kuò)展性。本次設(shè)計主要涉及到硬件設(shè)計和ZigBee協(xié)議編程兩方面的內(nèi)容。通過該設(shè)計，使得自己在學(xué)業(yè)上受益匪淺，它不僅要求我靈活應(yīng)用以前所學(xué)的知識，也要求自己在工作中

46、不斷學(xué)習(xí)和接受新知識，極大的鍛煉了自己獨立研發(fā)的能力，為今后的工作開創(chuàng)了新的前景。致 謝經(jīng)過數(shù)周的努力，我們終于完成了這次的課程設(shè)計。這次課設(shè)主要是設(shè)計基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，盡管在這次課程設(shè)計中我們遇到了了很多的問題，但是在指導(dǎo)老地師耐心的指導(dǎo)下，我們反反復(fù)復(fù)的實驗，失敗了很多次，從中汲取經(jīng)驗，直到問題迎刃而解。論文能夠得以順利完成，首先要感謝我的學(xué)院給我提供良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和實驗條件。飲其流時思其源。成吾學(xué)士念吾師。在課程設(shè)計完成的時刻，我謹(jǐn)向這次課程設(shè)計的指導(dǎo)老師表示誠摯的謝意和崇高的敬意。大學(xué)之大，不在大樓，而在大師。大師們才高八斗，學(xué)富五車，授我以專業(yè)知識；大師們高屋建瓴，寧靜致遠(yuǎn)，

47、予我以嚴(yán)謹(jǐn)之邏輯；大師們博聞多識，學(xué)高身正，釋我以學(xué)者之楷模。最后我要感謝陪我一起做課設(shè)的同學(xué)們，謝謝你們在做課設(shè)期間對我耐心誠懇的幫助，這是我大學(xué)生涯中一段美好的，難忘的時光。參考文獻(xiàn)1 李文仲，段朝玉著.ZigBee2007/PRO協(xié)議棧實驗與實踐. 北京航空航天大學(xué)出版社,2009.32 石志國等著. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用. 北京交通大學(xué)出版社, 2012.93 吳大鵬等著. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用. 電子工業(yè)出版社, 2012.64 吳洪貴，孫玉娣等著. 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā). 東軟電子出版社, 2012.115 付蔚著，家居物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)與實踐.北京大學(xué)出版社,2013.86 熊茂華，熊昕著.

48、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用開發(fā). 西安電子科技大學(xué)出版社, 2012.117 北京奧爾斯電子科技有限公司.物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新實驗套件實驗指導(dǎo)書 2012.11 5 8Jane KHart， Kirk MartinezEnvironmental Sensor Networks：A revolution in the earth system science7EarthScience Reviews，2006附 錄附件：系統(tǒng)程序#include "hal.h"#include "LCD.h"#include "stdio.h"#define noACK 0

49、#define ACK 1#define STATUS_REG_W 0x06#define STATUS_REG_R 0x07#define MEASURE_TEMP 0x03#define MEASURE_HUMI 0x05#define RESET 0x1e#define SCL P1_0 /SHT10時鐘#define SDA P1_1 /SHT10數(shù)據(jù)線unsigned char d1,d2,d3,d4,d5,d6,d7;void Wait(unsigned int ms);void QWait(void) ;char s_write_byte(unsigned char value)

50、;char s_read_byte(unsigned char ack);void s_transstart(void);void s_connectionreset(void);char s_measure( unsigned char *p_checksum, unsigned char mode);void initIO(void);/* * 函數(shù)名稱：Wait * * 功能描述：延時函數(shù)（不精確延時） * * 參 數(shù)：ms - 延時時間 * * 返 回 值：無 */void Wait(unsigned int ms) unsigned char g,k; while(ms) for(g

51、=0;g<=167;g+) for(k=0;k<=48;k+); ms-; /* * 函數(shù)名稱：QWait * * 功能描述：延時函數(shù)（大約1us的延時） * * 參 數(shù)：無 * * 返 回 值：無 */void QWait() asm("NOP");asm("NOP"); asm("NOP");asm("NOP"); asm("NOP");asm("NOP"); asm("NOP");asm("NOP"); asm("NOP");asm("NOP"); asm("NOP");/* * 函數(shù)名稱：initIO * * 功能描述：SHT10串行通信IO初始化 * * 參 數(shù)：無 * * 返 回 值：無 */void initIO(void) IO_DIR_PORT_PIN(1,