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《基于zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、第36卷第10期計(jì)算機(jī)工程2010年5月Vol.36No.10ComputerEngineeringMay2010·網(wǎng)絡(luò)與通信·文章編號(hào):1000—3428(2010)10—0110—03文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A中圖分類號(hào):TN925.93基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)徐敬東,趙文耀,李淼,何亮(南開大學(xué)信息技術(shù)科學(xué)學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系,天津300071)摘要:在TI公司CC2430芯片和ZigBee協(xié)議棧的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的無線溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)原型系統(tǒng)。討論該系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),包括傳感節(jié)點(diǎn)的器件選擇與電路連接、拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)協(xié)議和數(shù)據(jù)通信協(xié)議
2、、管理節(jié)點(diǎn)程序邏輯和界面設(shè)計(jì)等。該系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)際環(huán)境中的運(yùn)行測(cè)試,驗(yàn)證其正確性和有效性。關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò);ZigBee協(xié)議;拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)DesignofWirelessSensorNetworkBasedonZigBeeXUJing-dong,ZHAOWen-yao,LIMiao,HELiang(DepartmentofComputerScienceandTechnology,CollegeofInformationandTechnicalScience,NankaiUniversity,Tianjin300071)【Abstract】BasedonCh
3、ipCC2430ofTIandZigBeeprotocolstack,asimpleprototypeofwirelesstemperaturesensornetworkisproposedandimplemented.Itdiscussesdetailsonhardwareandsoftwareoftheprototype,includingchipselectionofsensornode,topologydiscoveryanddataqueryprotocol,GUIandprogramminglogicofsinknode.Thecorrect
4、nessandeffectivenessoftheprototypeareverifiedbythepracticalexperiment.【Keywords】WirelessSensorNetwork(WSN);ZigBeeprotocol;topologydiscovery[1][2][4]基于802.15.4協(xié)議的ZigBee技術(shù)具有低功耗、高容式溫度傳感器。圖2給出了CC2430和DS18B20傳感器連量、高可靠性等優(yōu)點(diǎn),非常適合應(yīng)用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中。接的外圍電路。本文討論了基于ZigBee協(xié)議的無線溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)方法,給出了具體的協(xié)議設(shè)
5、計(jì)和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1系統(tǒng)簡(jiǎn)介本系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的傳感器網(wǎng)絡(luò)基于ZigBee樹狀拓?fù)洌?jié)點(diǎn)分為傳感節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)和管理節(jié)點(diǎn)。傳感節(jié)點(diǎn)由ZigBee終端節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)構(gòu)成;匯聚節(jié)點(diǎn)由ZigBee協(xié)調(diào)器充當(dāng);管理節(jié)點(diǎn)由一臺(tái)PC機(jī)充當(dāng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。傳感節(jié)點(diǎn)圖2DS18B20傳感器與CC2430連接電路圖負(fù)責(zé)采集溫度數(shù)據(jù)及轉(zhuǎn)發(fā)其子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù);匯聚節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)發(fā)無線節(jié)點(diǎn)中C51程序是在IAREmbeddedworkbench出各種命令,收集傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)并通過RS232接口與管理節(jié)V7.20Hfor8051IDE下開發(fā)編譯的。編譯完成后,通過無線點(diǎn)的通信;管理
6、節(jié)點(diǎn)提供圖形化的操作環(huán)境,負(fù)責(zé)接收用戶龍公司C51RF-3無線開發(fā)系統(tǒng)中附帶的開發(fā)板和仿真器,經(jīng)的需求以及數(shù)據(jù)的顯示。由USB接口將二進(jìn)制的可執(zhí)行代碼燒錄到CC2430芯片中。本系統(tǒng)在C51RF-3無線開發(fā)系統(tǒng)中自帶的簡(jiǎn)化版ZigBee協(xié)議棧的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)了完整的無線溫度傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。協(xié)議棧的物理層(PHY)、介質(zhì)訪問控制層(MAC)按照802.15.4標(biāo)準(zhǔn)編寫;網(wǎng)絡(luò)層(NWK)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的樹形路由機(jī)制,每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一張鄰居表來記錄其父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)的地址信息;應(yīng)用層(APL)封裝了部分節(jié)點(diǎn)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的接口以及一些具體應(yīng)用的函數(shù)調(diào)用。系統(tǒng)的主要功能實(shí)
7、現(xiàn)在應(yīng)用層代碼中,同時(shí)部分修改了原協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)層的代碼。圖1基于ZigBee的無線溫度傳感器系統(tǒng)2功能實(shí)現(xiàn)1.2平臺(tái)與環(huán)境在本系統(tǒng)中,節(jié)點(diǎn)之間發(fā)送的查詢請(qǐng)求和響應(yīng)數(shù)據(jù)包都無線節(jié)點(diǎn)采用成都無線龍公司出品的CC2430無線模[3]塊。該模塊使用美國TI公司出品的CC2430-F128芯片,采基金項(xiàng)目:天津市信息化基金資助項(xiàng)目(082044012)用2節(jié)五號(hào)電池或直流電源作為節(jié)點(diǎn)的電源,可接受電壓為作者簡(jiǎn)介:徐敬東(1965-),女,教授、博士生導(dǎo)師,主研方向:無2.0V~3.6V。經(jīng)實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn),該模塊在配置有向天線的情線傳感器網(wǎng)絡(luò);趙文耀、李淼,碩士研究生
8、;何亮,博士研況下傳輸距離能夠達(dá)到80m左右(空曠環(huán)境下)。究生溫度傳感器采用D