基于zigbee无线通讯协议的温度控制系统研究

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1、天津大学硕士学位论文第二章无线温控系统相关背景技术介绍2．1Zigbee通信简介ZigBee通信具有很丰富的通信方式砼1，但我们只需针对具体的温控系统的要求来选择合适的通信方式。ZigBee技术可以通过使用IEEE地址或短地址来通信，也可以通过绑定在各个节点间建立联系，然后通过Endpoint和Cluster信息来进行通信。间接通信是指各个节点通过Endpoint的绑定建立通信关系，这种通信方式不需要知道目标节点的地址信息，包括IEEE地址或网络短地址。绑定关系表通常被建立在网络协调器中，这样网络中的节点就可以通过Endpoint来

2、访问与之建立绑定关系的节点。这种通信方式离不开网络的协调器，因为绑定表放在这个节点中，每次的通信源节点把信息发送到协调器，由协调器将接收信息中的Endpoint信息作为参数，查表找到对应的目标地址并转发。绑定有间接绑定、直接绑定OTA和直接绑定(通过串口)3种方法。间接绑定乜1比较简单，需要绑定的两个节点在一定的时间内发送绑定命令，当协调器在设定的时间内收到这样的两条绑定信息时，它就会建立对应的绑定表。建立了绑定关系的两个节点之间就可以通过Endpoint来相互通信；直接绑定需要用户自己编写相应的绑定程序，ZigBee协议栈中含有绑

3、定API，这就要求用户通过适当的方法调用来实现绑定功能。这种方法通常是使用一个节点直接向协调器发送两条绑定信息，这两条信息中的目标地址和源地址相反。这种方法需要用户对协议栈有一定的了解，熟悉相关的API函数。直接绑定(通过串口)：这种方法是使用上位机通过串口向协调器发送绑定信息，这种方法一般使用的比较少。直接通信不需要节点之间通过绑定建立联系，它使用网络短地址作为参数调用适当的API来实现通信，这种方法也需要通过协调器转发。直接通信部分关键点在于节点网络短地址的获得¨1。在发送信息帧之间，必须知道要发送的目标短地址。由于网络协调器的

4、短地址是固定的Ox0000，因此人们可容易地把消息帧发送到协调器。其它网络节点的网络短地址是它们在加入到网络中时由协调器动态分配的，与网络深度、最大路由数、最大节点数等参数有关，没有一个固定的值。所以，要想知道目标节点天津大学硕士学位论文第二章无线温控系统相关背景技术介绍的网络短地址还需通过其它手段，可以采用通过目标节点的IEEE地址来查询短地址的方法。通常，ZigBee节点的IEEE地址是由用户自己定义的，它们被写在节点的EEPROM中，这个作为ZigBee节点的参数一般会被标示在节点上。所以，要得到IEEE地址还是能够实现的。有

5、了IEEE地址以后，可以通过部分网络API的调用，得到与之对应的网络短地址哺1。在我们设计的无线温控系统中，我们采用了直接通信方式实现传感器模块和控制模块的对应关系。首先我们通过IEEE地址查询到短地址，然后，开始进行传感器模块对控制模块的数据传输。IEEE地址和询问到的目标短地址都存储在EEPROM中。2．2常见温控器基本原理介绍温控器基本上是一个独立的闭环温度调节系统，主要由温度传感器、温度设定机构、三速开关(控制风机)和冷热切换装置(控制阀门)组成。其控制原理是由温度传感器测得实际室温，然后与设定值进行比较运算，运算结果传给控

6、制模块，由控制模块发生控制信号，控制冷、热水循环管路电动水阀的开关，即用切断和打开盘管内水流循环的方式，控制冷、热水的切换。基本控制流程如下图(图2—1)所示：图2．1温控器基本控制流程图天津大学硕士学位论文第二章无线温控系统相关背景技术介绍从上图我们可以看出，当室内温度大于(或小于)设定温度时，制冷(或加热)阀门会全部打开，直至当前室内温度完全达到温度设定点，由于阀门处于全开或全关的状态，同时加上室内温度采集的滞后效应，室内温度控制点往往会在设定点附近形成很大的过冲，这在一定程度上会引起能源的浪费和对设备频繁启动带来的损害。如图2

7、-2所示：／＼入／＼／＼／＼／＼八．／VVV＼／V＼／＼7图2-2温度控制精度过冲现象示例图基于此，我们引入了Floating控制技术，当室温逐渐逼近温度设定点时，阀门开度被逐渐调节，进而小幅逐渐控制冷、热水流量，来实现温度的精确控制。2．3常见温控器运行模式介绍目前，常见的智能风机盘管温控器，大多温控器是通过直接设置温度设定点来控制当前的室内温度，这需要用户频繁的调节设定点来满足不同情况的需要，例如：当我们把一款温控器安装在一个办公环境中，我们往往会在工作时间内，将温控器调整到一个比较舒适的控制区域内，如23。C、25℃，而当我们

8、离开办公室的时候，温控器应被关闭或者被控制在一个很宽的设定区域内(如制冷设定<10℃或加热设定>28℃)，若持续按此要求控制，会在很大程度上造成能源的巨大浪费。基于此，我们设计了Schedule(可编程)控制模式，设定7天4时段可编程