基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫度測量

2．1 控制模塊
控制模塊以MSP430單片機為核心，是超低功耗微控制器，基于真正的16位RISC CPU內(nèi)核，16位總線結(jié)構(gòu)，每個外圍器件都支持復(fù)雜的事件驅(qū)動型操作。同其他微控制器相比，帶片內(nèi)FLASH的微控制器可以將系統(tǒng)功耗降低至原功耗的1／5，并且減小了硬件線路板空間。
2．2 無線收發(fā)模塊
主芯片采用TI-Chipcon公司推出的CC2420射頻芯片，符合2．4 GHz IEEE 802．15．4標(biāo)準(zhǔn)，適用于ZigBee產(chǎn)品。該芯片只需極少外圍元件，性能穩(wěn)定且功耗極低。具有完全集成的壓控振蕩器，只需要天線、16MHz晶振等非常少的外圍電路就能在2．4 GHz頻段上工作，可確保短距離通信的有效性和可靠性。支持的數(shù)據(jù)傳輸率高達(dá)250 Kb／s，可實現(xiàn)多點對多點的快速組網(wǎng)。它的MAC層和物理層協(xié)議都符合IEEE802． 15．4規(guī)范，工作于許可的ISM頻段。
2．3 路由協(xié)議
為了保證數(shù)據(jù)的可靠，傳輸采用多路徑路由協(xié)議(MSR)，該協(xié)議是動態(tài)源路由DSR的擴展。DSR使用的是由發(fā)送端確定的路由，而不是由各個節(jié)點決定下一跳的路由。這樣做的好處是中間節(jié)點無需保存路由信息。DSR是基于響應(yīng)的，不需要周期地發(fā)送任何消息。DSR協(xié)議包括路由發(fā)現(xiàn)和路由保持機制兩部分。
MSR保留了DSR的路由發(fā)現(xiàn)機制，所不同的是得到的為多個路徑。每個被發(fā)現(xiàn)的路由保存在用惟一指標(biāo)標(biāo)志的路由緩存中，以備使用。因MSR使用源路由、源節(jié)點負(fù)責(zé)平衡負(fù)載，鄰接節(jié)點只做轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)是根據(jù)包頭指明的路徑。

3 實驗分析
實驗在兩層樓的若干個房間中布置一套基于ZigBee技術(shù)的無線溫度采集系統(tǒng)實驗裝置，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。每個房間都放置1個Zig Bee模塊，其中協(xié)調(diào)器節(jié)點是必需的。在其他地方，根據(jù)是否需要路由功能，可以放置路由器或者終端節(jié)點。需要給其他節(jié)點路由轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報的節(jié)點配置為路由器節(jié)點，其他節(jié)點則都配置為終端節(jié)點。這樣所有的節(jié)點組成1個ZigBee網(wǎng)絡(luò)，每層樓一個協(xié)調(diào)器，數(shù)據(jù)最終傳送到PC監(jiān)控主機，對每個房間實時監(jiān)控，并對超出溫度范圍的點報警。系統(tǒng)可靠性高，設(shè)計成本低廉，響應(yīng)速度快，在不斷發(fā)展的短距離無線通信技術(shù)中發(fā)揮極大的潛力。

4 結(jié)語
基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的測溫系統(tǒng)克服了有線傳感器測溫系統(tǒng)的不足，能夠支持多達(dá)128個傳感器節(jié)點，由于采用了多跳無線通信技術(shù)，系統(tǒng)的覆蓋范圍顯著提高。該系統(tǒng)在典型應(yīng)用情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)不問斷數(shù)據(jù)采集。測溫系統(tǒng)中的ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為信息交換和處理的通用平臺，若配以不同類型的傳感器可構(gòu)成相應(yīng)的測量系統(tǒng)，具有高度可擴展性。相信將來會有越來越多內(nèi)置ZigBee功能的裝置進(jìn)入人們的生活，實現(xiàn)無所不在的物聯(lián)網(wǎng)生活。