基于ZigBee技術(shù)的分布式溫室監控系統的設計

3.3 控制器的軟件設計

　　作為網(wǎng)絡(luò )中的協(xié)調器， 按功能可分為兩個(gè)部分： 網(wǎng)絡(luò )創(chuàng )建與管理功能； 數據傳輸功能。網(wǎng)絡(luò )創(chuàng )建與管理功能主要是負責組建ZigBee 網(wǎng)絡(luò )， 分配網(wǎng)絡(luò )地址及維護綁定表。協(xié)調器通過(guò)掃描一個(gè)空信道來(lái)創(chuàng )建一個(gè)新網(wǎng)絡(luò )， 維護一個(gè)目前連接設備的列表， 支持獨立掃描程序來(lái)確保以前的連接設備能夠重新加入網(wǎng)絡(luò )。數據傳輸功能主要是充當ZigBee 網(wǎng)絡(luò )與RS485 總線(xiàn)之間的網(wǎng)關(guān)， 將兩個(gè)使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )連接在一起， 對兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )中的使用不同傳輸協(xié)議的數據進(jìn)行互相的轉換?？刂破鬈浖鞒倘鐖D6 所示。

圖6 控制器軟件流程圖

　　4 關(guān)鍵技術(shù)

　　1） 系統中的應用與網(wǎng)絡(luò )層標準建立在IEEE 802.15.4 物理層與媒體接入控制層標準的基礎之上， 所使用的射頻通信為全球公開(kāi)的免費2.4GHz 的ISM頻段， 在物理層采用抗干擾非常強的DSSS 直序擴頻技術(shù)進(jìn)行傳輸， 在MAC 協(xié)議層采用了CSMA- CA 的碰撞避免機制， 避免了發(fā)送數據時(shí)的競爭和沖突；采用應答機制的數據傳輸方式， 保證信息傳輸的可靠性；

　　2） 組網(wǎng)設計采用簡(jiǎn)單的星型網(wǎng)絡(luò )拓撲， 無(wú)需人工干預可感知節點(diǎn)的存在， 并確定連接關(guān)系， 組成結構化的網(wǎng)絡(luò )； 增加、刪除或移動(dòng)節點(diǎn)等等， 網(wǎng)絡(luò )都能夠自我修復無(wú)需人工干預， 保證整個(gè)系統仍然能正常工作；

　　3） 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )容量大， 單個(gè)溫室無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )可以容納最多254 個(gè)從設備和一個(gè)主設備， 一個(gè)區域內可以同時(shí)存在200多個(gè)ZigBee 網(wǎng)絡(luò )；

　　4） 實(shí)現超低功耗即可延長(cháng)節點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò )的壽命， 節點(diǎn)的能量消耗有三方面： 傳感器件數據采集、微處理單元的數據存儲與處理和無(wú)線(xiàn)模塊數據接收/發(fā)射。其中能量消耗最大的是在射頻信號發(fā)射過(guò)程中， 設置節點(diǎn)休眠與喚醒機制， 最大限度降低能量消耗。節點(diǎn)在深度睡眠時(shí)電流只有1.6μA, 輸出功率0dbm, 喚醒周期為1s 的平均電流為250μA 左右。

　　5 結束語(yǔ)

　　把低成本、低功耗的無(wú)線(xiàn)ZigBee 技術(shù)應用于分布式溫室監控系統， 不但能夠實(shí)現對溫室環(huán)境的自動(dòng)監測控制， 還提高了系統應用的靈活性， 同時(shí)也減少了環(huán)境監控系統現場(chǎng)布線(xiàn)帶來(lái)的各種問(wèn)題。采用ZigBee 技術(shù)實(shí)現的無(wú)線(xiàn)分布式溫室監控系統頗具推廣應用價(jià)值。

參考文獻:

[1].RS485 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS485+_585289.html.
[2].MSP430 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MSP430+_490166.html.
[3].MSP430F149 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MSP430F149+_874114.html.
[4].CC2420 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/CC2420+_213269.html.
[5].PCB datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PCB+_1201640.html.
[6].MAX485 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MAX485+_859396.html.
[7].TTL datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/TTL+_1174409.html.