基于ZigBee技術的分布式溫室監控系統的設計

3.3 控制器的軟件設計

　　作為網絡中的協調器， 按功能可分為兩個部分： 網絡創建與管理功能； 數據傳輸功能。網絡創建與管理功能主要是負責組建ZigBee 網絡， 分配網絡地址及維護綁定表。協調器通過掃描一個空信道來創建一個新網絡， 維護一個目前連接設備的列表， 支持獨立掃描程序來確保以前的連接設備能夠重新加入網絡。數據傳輸功能主要是充當ZigBee 網絡與RS485 總線之間的網關， 將兩個使用不同協議的網絡連接在一起， 對兩個網絡中的使用不同傳輸協議的數據進行互相的轉換。控制器軟件流程如圖6 所示。

圖6 控制器軟件流程圖

　　4 關鍵技術

　　1） 系統中的應用與網絡層標準建立在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 直序擴頻技術進行傳輸， 在MAC 協議層采用了CSMA- CA 的碰撞避免機制， 避免了發送數據時的競爭和沖突；采用應答機制的數據傳輸方式， 保證信息傳輸的可靠性；

　　2） 組網設計采用簡單的星型網絡拓撲， 無需人工干預可感知節點的存在， 并確定連接關系， 組成結構化的網絡； 增加、刪除或移動節點等等， 網絡都能夠自我修復無需人工干預， 保證整個系統仍然能正常工作；

　　3） 無線網絡容量大， 單個溫室無線傳感器網絡可以容納最多254 個從設備和一個主設備， 一個區域內可以同時存在200多個ZigBee 網絡；

　　4） 實現超低功耗即可延長節點和網絡的壽命， 節點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線模塊數據接收/發射。其中能量消耗最大的是在射頻信號發射過程中， 設置節點休眠與喚醒機制， 最大限度降低能量消耗。節點在深度睡眠時電流只有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

　　把低成本、低功耗的無線ZigBee 技術應用于分布式溫室監控系統， 不但能夠實現對溫室環境的自動監測控制， 還提高了系統應用的靈活性， 同時也減少了環境監控系統現場布線帶來的各種問題。采用ZigBee 技術實現的無線分布式溫室監控系統頗具推廣應用價值。

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