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DO将会选择一个网络加入.当已选中了一个网络,ZDO执行NLME-JOIN.request原语,然后通过MAC层的MLME-ASSOCIATE.request来发出加入父节点的请求.当收到网络层的MLME-ASSOCIATE.request原语,由协调器给终端节点分配的短地址将会被保留.NLME-JOIN.confirm原语通知ZDO选定的网络已加入.3确认加入
要来确认是否成功加入了网络,ZDO会通过带短地址和长地址地APS数据实体向父节点发出En走Device_annce.当从父节点接受到End_Device_annce_rsp时,这就表明网络己成功加入.图3.3.5.2展示了选择网络并确认是否加入成功的这一个过程.
数据传送
ZigBee一协议定义了三种寻址方式:直接寻址,间接寻址和广播寻址,这里采用的直接寻址.直接寻址又称为通用单播,可以用于设备之间的通信.设备要直接寻址必须知道接受方的短地址或者长地址.
温度查询的主要过程:
第一步:协调器查询温度命令发送代码,
第二步:终端接受查询命令及回发温度信息代码,
第三步:协调器接受温度信息代码.
定时发送
我们在实际的环境中,一般不采用协调器发送查询命令来采集信息,而是让终端定时发送,自动向协调器发送自己采集到的信息,协调器主要接受各个节点发送过来的信息,再讲这些信息传送到PC机上.在本文的设计中,我们采用看门狗定时器作为定时温度发送的定时器,具体计算如下:
时I}}I}}隔等于2^16(看门狗定时器为16位)X2^15(1/32768的分频)/16X2^20(16MHz的晶振)等于128s}2mo
也就是说,终端每隔两分钟左右,就会发送温度信息给协调器,程序中的设置如下:
表4.2时间间隔设置
constromunsignedcharconfig1H等于0b00000010,//16MHz
constromunsignedcharconfig2H等于0b00011110,//HWWDdisabled,1:32768prescaler
第一行设置CPU的晶振.onfigiH为16MHz,第二行设置看门狗的分频.config2H为1:32768.
设备发现
ZDO提供了一些原语用来寻找终端节点,主要有以下几个:
1.NWKADDR.req
这个原语基于节点的长地址来解析其短地址.协调器以广播形式发出请求,相应的节点应该发出一个单播形式的回应,NWKADDRrsp,这里面包括节点的短地址.
2.IEEEesADDRreq
这个原语基于节点的短地址来解析其长地址.请求以单播形式发送至被询问的节点,该节点应该同样以单播形式发送消息,IEEE_ADDResrsp,这里面包括节点的长地址.
3.ACTIVEesEPreq
这个原语用于从终端节点上解析出活动节点的列表.这个请求同其回复.
4.ACTIVE-P.rsp
一样以单播形式发送.回复中包含终端节点上活动节点的列表.
软件调试环境
本检测系统的软件开发采用Microchip公司推出的MPLABIDE集成开发环境,可在Windows操作系统下运行,采用C语言编程.该开发环境提供了适用于PIC系列单片机的开发调试应用程序和开发工具.它既可连接PICMASTER,LABICD/ICD2,MPLABICE等硬件设备,来对PIC进行在线调试,也可以使用开发环境中的MPLABSIM进行软件模拟调试,并能快速在不同的开发/调试模式制间进行转换[30].
本章小结
本章首先提出了网络总体的构架,接着分别就软件设计做了阐述.主要是软件的整体流程,其中对具体的程序初始化,组网,数据传送,定时发送及设备发现等功能做了简要介绍.
总结
本文在对无线传感器及其网络协议技术分析的基础上,提出了一种基于ZigBee协议的用于测量温度的无线传感器网络方案,并设计和开发出了相应的无线传感器节点.
文章对该ZigBee节点的各个模块的设计以及软件的实现进行了详细的介绍.主要包括以下几个方面:
1适用于ZigBee的2.4Ghz的无线数据传输模块的设计和实现.
2.基于ZigBee协议栈实现无线传感器节点温度测量系统.
本文中使用PIC16F877A微控制芯片和MRF24J20无线芯片搭建了一个基于ZigBee技术的无线传感器网络.该网络由一个协调器充当中心节点和若干个终端节点一起,构成一个星型网络.协调器负责向终端节点查询温度信息,终端节点负责将温度传感器所采集到的信息反馈给协调器,从而达到对一块区域进行温度监控的目的.
综上所述,本文所取得的成果和创新点主要有:
1.对温度传感器网络系统进行了硬件设计.采用开发板参考设计方案,申请射频芯片自行组建电路,包括微处理器MCU与无线收发芯片的电路连接,相应外围电路设计,射频部分的天线分析,PCB制作等,设计出能进行测试的无线通讯模块.
2.进行了测温软件开发与调试.此部分包括通信网络方案设计,通信协议的编制以及程序调试,能实现网络节点间的通讯.
今后的工作
实现树型及网状网络拓扑
树型及网状网络相比星型网络,是拓扑结构更为复杂的网络结构并且可以容纳更
多的节点,这就为无线传感器在更大物理空间范围里的应用成为可能.
实现采集多种环境信息
实际应用中,用户大多要求测量多个环境信息(如,湿度,气压等),所以要在无线传感器节点上为多种传感器提供接口,获取数据并在网络中发送.
实现操作系统的内嵌
为了使节点具有自我协调,自我调度的能力,需要在节点上增加嵌入式操作系统(如TioyOS,Linux等),从而实现任务的执行以及任务的快速改变.
致谢
值此本文完成之际,我首先要向导师杨宇祥讲师表示诚挚的感激之情,感谢导师在本次毕业设计中所给予的悉心指导,对我学习和生活上的关心和帮助.王老师渊博的学识,敏锐的思维,严谨的治学态度,朴实,热情,开朗,乐观的性格,对事业孜孜不倦的追求和勇于进取的开拓精神,精益求精的工作态度以及平易近人的高尚品德都深深的影响着我,使我感动并受益匪浅.杨老师将永远是我学习的榜样,并将激励我在今后的学习和工作中锐意进取,不断前进.
在本次毕业设计过程中,得到了同组的张永武,张富贵,张怡然,王舶宇,杨雅俊等同学的帮助和支持.
也感谢我的室友马创,刘卫刚,刘伟在平时生活中的关心和友爱,使我的大学最后时光在温馨和睦当中度过.
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| 毕业论文开题报告: | 文献综述、论文小结 | 职称论文适用: | 刊物发表、高级职称 |
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在论文研究与撰写过程中得到了父母的支持和理解,他们对我生活上的关心,精神上的支持和鼓励,是我顺利完成学业的重要条件,在此向他们表示衷心的感谢.
参考文献
【1】EstrinD,GovindanR,HeidemannJ.Nextcenturychallengesacalablecoordinationinsensorwork[A].ProceedingsoftheFifthAnnualInternationConferenceonMobileComputingandNetworks
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【2】L.Cui,F.Wang,H.Luo,etal.Apervasivesensornodearchitecture.TheIFIPNPC'04WorkshoponBuildingIntelligentSensorNetwork(BISON'04).Wuhan.2004:565-567
【3】李刚,张志宏.蜜蜂的舞蹈一ZigBee的无线网络技术和应用.电子产品世界.2006,1:84-87
【4】霍雷一种新的无线网络通信技术Zigbee.单片机与嵌入式系统应用.2006,1:12～14
【5】邵旭昂.无线传感器及控制网络.深圳市金图旭昂通讯科技有限公司.2005,11
【6】蒋垫,曹长修,纪强军.基于ZigBee技术的温度控制系统的实现.自动化博览.2006.6:3
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