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基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡的溫度測量

作者: 時間:2012-03-21 來源:網(wǎng)絡 收藏

2 系統(tǒng)組成與工作原理
如圖2所示,單片機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)調器。協(xié)調器收到數(shù)據(jù)包后,一方面按原路返回收到數(shù)據(jù)的確認信息,最終到達發(fā)送數(shù)據(jù)的ZigBee RFD模塊,實現(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)調器返回的握手信息。另一方面,協(xié)調器把收到的數(shù)據(jù)傳給近距離的PC機,或通過現(xiàn)有的其他(如GPRs,cDMA,Intemet等)將溫度數(shù)據(jù)傳送給遠距離的PC機。

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

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2.1 控制模塊
控制模塊以MSP430單片機為核心,是超低功耗微控制器,真正的16位RISC CPU內核,16位總線結構,每個外圍器件都支持復雜的事件驅動型操作。同其他微控制器相比,帶片內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標準,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250 Kb/s,可實現(xiàn)多點對多點的快速組網(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)議是動態(tài)源路由DSR的擴展。DSR使用的是由發(fā)送端確定的路由,而不是由各個節(jié)點決定下一跳的路由。這樣做的好處是中間節(jié)點無需保存路由信息。DSR是響應的,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)和路由保持機制兩部分。
MSR保留了DSR的路由發(fā)現(xiàn)機制,所不同的是得到的為多個路徑。每個被發(fā)現(xiàn)的路由保存在用惟一指標標志的路由緩存中,以備使用。因MSR使用源路由、源節(jié)點負責平衡負載,鄰接節(jié)點只做轉發(fā),轉發(fā)是根據(jù)包頭指明的路徑。

3 實驗分析
實驗在兩層樓的若干個房間中布置一套ZigBee技術的溫度采集系統(tǒng)實驗裝置,其結構如圖3所示。每個房間都放置1個Zig Bee模塊,其中協(xié)調器節(jié)點是必需的。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。需要給其他節(jié)點路由轉發(fā)數(shù)據(jù)報的節(jié)點配置為路由器節(jié)點,其他節(jié)點則都配置為終端節(jié)點。這樣所有的節(jié)點組成1個ZigBee,每層樓一個協(xié)調器,數(shù)據(jù)最終傳送到PC監(jiān)控主機,對每個房間實時監(jiān)控,并對超出溫度范圍的點報警。系統(tǒng)可靠性高,設計成本低廉,響應速度快,在不斷發(fā)展的短距離通信技術中發(fā)揮極大的潛力。

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4 結語
基于ZigBee無線網(wǎng)絡技術的測溫系統(tǒng)克服了有線測溫系統(tǒng)的不足,能夠支持多達128個節(jié)點,由于采用了多跳無線通信技術,系統(tǒng)的覆蓋范圍顯著提高。該系統(tǒng)在典型應用情況下,能夠實現(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)絡作為信息交換和處理的通用平臺,若配以不同類型的傳感器可構成相應的系統(tǒng),具有高度可擴展性。相信將來會有越來越多內置ZigBee功能的裝置進入人們的生活,實現(xiàn)無所不在的物聯(lián)網(wǎng)生活。

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