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《基于zigbee的無線傳感器網絡設計》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第36卷第10期計算機工程2010年5月Vol.36No.10ComputerEngineeringMay2010·網絡與通信·文章編號:1000—3428(2010)10—0110—03文獻標識碼:A中圖分類號:TN925.93基于ZigBee的無線傳感器網絡設計徐敬東,趙文耀,李淼,何亮(南開大學信息技術科學學院計算機科學與技術系,天津300071)摘要:在TI公司CC2430芯片和ZigBee協(xié)議棧的基礎上,設計并實現一個簡單的無線溫度傳感器網絡原型系統(tǒng)。討論該系統(tǒng)的軟硬件設計和實現細節(jié),包括傳感節(jié)點的器件選擇與電路連接、拓撲發(fā)現協(xié)議和數據通信協(xié)議、管理節(jié)點程序邏輯和界面設計
2、等。該系統(tǒng)經過實際環(huán)境中的運行測試,驗證其正確性和有效性。關鍵詞:無線傳感器網絡;ZigBee協(xié)議;拓撲發(fā)現DesignofWirelessSensorNetworkBasedonZigBeeXUJing-dong,ZHAOWen-yao,LIMiao,HELiang(DepartmentofComputerScienceandTechnology,CollegeofInformationandTechnicalScience,NankaiUniversity,Tianjin300071)【Abstract】BasedonChipCC2430ofTIandZigBeeprotoco
3、lstack,asimpleprototypeofwirelesstemperaturesensornetworkisproposedandimplemented.Itdiscussesdetailsonhardwareandsoftwareoftheprototype,includingchipselectionofsensornode,topologydiscoveryanddataqueryprotocol,GUIandprogramminglogicofsinknode.Thecorrectnessandeffectivenessoftheprototypeareverif
4、iedbythepracticalexperiment.【Keywords】WirelessSensorNetwork(WSN);ZigBeeprotocol;topologydiscovery[1][2][4]基于802.15.4協(xié)議的ZigBee技術具有低功耗、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,非常適合應用于無線傳感器網絡中。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絡的實現方法,給出了具體的協(xié)議設計和實現細節(jié)。1系統(tǒng)設計1.1系統(tǒng)簡介本系統(tǒng)所實現的傳感器網絡基于ZigBee樹狀拓撲,節(jié)點分為傳感節(jié)點、匯聚節(jié)
5、點和管理節(jié)點。傳感節(jié)點由ZigBee終端節(jié)點和路由節(jié)點構成;匯聚節(jié)點由ZigBee協(xié)調器充當;管理節(jié)點由一臺PC機充當。系統(tǒng)結構如圖1所示。傳感節(jié)點圖2DS18B20傳感器與CC2430連接電路圖負責采集溫度數據及轉發(fā)其子節(jié)點的數據;匯聚節(jié)點負責發(fā)無線節(jié)點中C51程序是在IAREmbeddedworkbench出各種命令,收集傳感節(jié)點數據并通過RS232接口與管理節(jié)V7.20Hfor8051IDE下開發(fā)編譯的。編譯完成后,通過無線點的通信;管理節(jié)點提供圖形化的操作環(huán)境,負責接收用戶龍公司C51RF-3無線開發(fā)系統(tǒng)中附帶的開發(fā)板和仿真器,經的需求以及數據的顯示。由USB接口將二進制的
6、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)中自帶的簡化版ZigBee協(xié)議棧的基礎上,實現了完整的無線溫度傳感器網絡應用。協(xié)議棧的物理層(PHY)、介質訪問控制層(MAC)按照802.15.4標準編寫;網絡層(NWK)實現了簡單的樹形路由機制,每個節(jié)點維護一張鄰居表來記錄其父節(jié)點和子節(jié)點的地址信息;應用層(APL)封裝了部分節(jié)點發(fā)送和接收數據的接口以及一些具體應用的函數調用。系統(tǒng)的主要功能實現在應用層代碼中,同時部分修改了原協(xié)議棧的網絡層的代碼。圖1基于ZigBee的無線溫度傳感器系統(tǒng)2功能實現1.2平臺與環(huán)境在本系統(tǒng)中,節(jié)點之間發(fā)送的查詢請求和響應數據包
7、都無線節(jié)點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,采基金項目:天津市信息化基金資助項目(082044012)用2節(jié)五號電池或直流電源作為節(jié)點的電源,可接受電壓為作者簡介:徐敬東(1965-),女,教授、博士生導師,主研方向:無2.0V~3.6V。經實際測試發(fā)現,該模塊在配置有向天線的情線傳感器網絡;趙文耀、李淼,碩士研究生;何亮,博士研況下傳輸距離能夠達到80m左右(空曠環(huán)境下)。究生溫度傳感器采用D