基于zigbee无线传感的空气温湿度监测系统设计

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1、基于ZigBee无线传感的空气温湿度监测系统设计何蕴良，耿淑琴，汪金辉（北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100022）摘要：设计了一种基于ZigBee无线传感的空气温湿度监测系统。其由一个协调器和多个路由器、终端设备形成Zig?Bee无线网络，把传感器采集数据处理后发送到协调器节点，协调器节点通过串口发送到PC进行显示。利用IAR集成开发环境和TI公司Zstack协议栈进行软件系统的设计，TI公司的CC2530芯片作为硬件系统的处理器，实现了对于空气温湿度的随时观测。设计从系统架构、硬件、软件3个方面进行思

2、考和设计，成功建立了ZigBee无线传感网络。系统移植能力强，可扩展连接其他传感器，应用到其他领域。.jyqk集成开发环境和TI公司开发的Zstack协议栈。TI在推出其CC2530芯片的同时，也向用户推出了自己的ZigBee协议栈软件Zstack，Zstack功能强大，它为用户提供了许多必要的应用函数接口，用户可以直接调用这些函数来实现特定功能。本文在Zstack的基础之上，利用其已有的软件架构，开发出了空气温湿度监测软件系统。3.2OSAL运行机制从ZigBee2006协议栈开始，ZigBee协议栈内加入了实时

3、操作系统，称为OSAL（OperatingSystemAbstrac?tionLayer）。OSAL作为一种资源管理机制，可以为多个任务分配资源，实现了类似操作系统的某些功能但其实质与真正意义上的操作系统还是有一定区别[9]。OSAL作为一种支持多任务运行的系统资源分配机制，是整个Zstack协议栈的核心，在开发过程中需要创建OSAL任务来开发应用程序，每一个任务只有一个任务ID号。OSAL中有3个重要的变量tasksCnt，taskEvents和taskArr。其中tasksCnt是无符号整形变量，保存了任务的总

4、个数；taskEvents是一个指针变量，指向了事件表首地址；taskArr是一个数组，该数组的每一项都一个函数指针，指向对应任务处理函数地址，如图4所示。OSAL的工作原理如下：通过taskEvents指针访问事件表的每一项，如果有事件发生，则查找函数表找到事件处理函数进行处理，处理完后，继续访问事件表，查看是否有事件发生，无限循环[10]。协议栈中的每一层都设计了一个事件处理函数，用来处理这一层操作相关的各种事件。利用Zstack中已被定义好的层，重新定义和编写用户自定义层，加入了实现设计中特定功能的代码。3.

5、3数据流与代码实现终端设备上的传感器采集数据信息，传递给其CPU，CPU负责对接收到的数据进行读取并经过处理后保存。然后通过终端设备的射频发送模块无线发送这些数据到该节点的父节点。一般父节点是路由器，经过转发，数据最终汇聚到协调器。协调器处理和保存数据，并通过UART端口输到PC显示。由于终端设备连接有传感器，在终端设备的程序代码中包括了传感器的编程。编写温湿度传感器DHT11的数值读取函数为DHT11_Read（），定义一个数组str[8]。编写温湿度读取函数readRH（），把DHT11_Read（）的返回值保

6、存到str[8]中。编写函数MyApp_SendTheMessage（），先调用readRH（）读取数据，之后配置地址、方式等信息，再调用AF_DataRequest（）就可以实现数据发送，AF_DataRe?quest（）的具体实现过程在协议栈已经定义，只需要在调用时传递所需的实参。传感器数据会被封装成消息，然后被发送到了协调器路由器。同理，可在该函数中调用采集其他传感器数据的函数，得到其他传感器采集的数据，一起发往协调器或者路由器，实现多种数据的采集和发送。路由器在数据流中实现的是数据的转发功能，统一转发给协调

7、器节点，由协调器再进行串口传输。编写协调器接收数据的函数，根据任务ID号识别含有待接收数据的消息，调用协议栈函数osal_memcpy（）从消息包中读取出终端设备传递来的数据之后，再调用HalUARTAC）andphysicallayer（PHY）specificationsforlounications[M].2nded.Ne].北京：化学工业出版社，2012.简介：何蕴良（1991—），男，河北秦皇岛人，硕士研究生。研究方向为集成电路设计与系统。耿淑琴（1970—），女，山西运城人，博士。研究方向集成电路设计与

8、系统、无线传感网络等。汪金辉（1982—），男，河北唐山人，博士，副教授。研究方向集成电路设计、嵌入式系统等。