基于ZigBee技术的分布式温室监控系统的设计

3.3 控制器的软件设计

　　作为网络中的协调器， 按功能可分为两个部分： 网络创建与管理功能； 数据传输功能。网络创建与管理功能主要是负责组建ZigBee 网络， 分配网络地址及维护绑定表。协调器通过扫描一个空信道来创建一个新网络， 维护一个目前连接设备的列表， 支持独立扫描程序来确保以前的连接设备能够重新加入网络。数据传输功能主要是充当ZigBee 网络与RS485 总线之间的网关， 将两个使用不同协议的网络连接在一起， 对两个网络中的使用不同传输协议的数据进行互相的转换。控制器软件流程如图6 所示。

图6 控制器软件流程图

　　4 关键技术

　　1） 系统中的应用与网络层标准建立在IEEE 802.15.4 物理层与媒体接入控制层标准的基础之上， 所使用的射频通信为全球公开的免费2.4GHz 的ISM频段， 在物理层采用抗干扰非常强的DSSS 直序扩频技术进行传输， 在MAC 协议层采用了CSMA- CA 的碰撞避免机制， 避免了发送数据时的竞争和冲突；采用应答机制的数据传输方式， 保证信息传输的可靠性；

　　2） 组网设计采用简单的星型网络拓扑， 无需人工干预可感知节点的存在， 并确定连接关系， 组成结构化的网络； 增加、删除或移动节点等等， 网络都能够自我修复无需人工干预， 保证整个系统仍然能正常工作；

　　3） 无线网络容量大， 单个温室无线传感器网络可以容纳最多254 个从设备和一个主设备， 一个区域内可以同时存在200多个ZigBee 网络；

　　4） 实现超低功耗即可延长节点和网络的寿命， 节点的能量消耗有三方面： 传感器件数据采集、微处理单元的数据存储与处理和无线模块数据接收/发射。其中能量消耗最大的是在射频信号发射过程中， 设置节点休眠与唤醒机制， 最大限度降低能量消耗。节点在深度睡眠时电流只有1.6μA, 输出功率0dbm, 唤醒周期为1s 的平均电流为250μA 左右。

　　5 结束语

　　把低成本、低功耗的无线ZigBee 技术应用于分布式温室监控系统， 不但能够实现对温室环境的自动监测控制， 还提高了系统应用的灵活性， 同时也减少了环境监控系统现场布线带来的各种问题。采用ZigBee 技术实现的无线分布式温室监控系统颇具推广应用价值。

参考文献:

[1].RS485 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS485+_585289.html.
[2].MSP430 datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MSP430+_490166.html.
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[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.