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1、2009年第28卷第4期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)69设计与制造3基于ZigBee的无线温度传感器网络的设计11112刘外喜,胡晓,唐冬,郑晖,吉国平(1.广州大学机械与电气工程学院,广东广州510006;2.中国人民解放军91708部队,广东广州510320)摘要:介绍了一种由无线传感器节点、网关、控制端构成的无线多点温度传感器网络的设计,阐述了系统的功能、组成以及各部件的主要设计方法。实验表明:本系统具有低功耗、低成本、精度可编程、可远端控制等特点。关键词:ZigBee;无线温度传感器;可编程中图
2、分类号:TP216文献标识码:A文章编号:1000-9787(2009)04-0069-03Designofwirelesstemperaturesensornetwork3basedonZigBeetechnology11112LIUWai2xi,HUXiao,TANGDong,ZHENGHui,JICuo2ping(1.CollegeofInformationandElectromechanicalEngineering,GuangzhouUniversity,Guangzhou510006,China;2.PLA,91708Unit,Guangzhou510
3、320,China)Abstract:Awirelesstemperaturesensornetwork,whichconsistswirelesssensornode,gatewayandcontrolnode,isexpounded.Thefunction,constituentandmaindesignmethodofeverypartofthissystemisshown.Testresultsshowthatthissystemhaslotsofadvantages,includinglow2power,low2cost,precisionprogram
4、mableandremotecontrol.Keywords:ZigBee;wirelesstemperaturesensor;programmable0引言控制端对传感器网络的数据进行监测、统计分析等处理,并在大多数应用中,温度监测是一个长期的过程,同时,根据需要控制远端的传感器。温度传感器网络具有大规模布放、数据量小的特点,所以,温度传感器网络需要一个无线、低功耗、低成本、低数据率的解决方案。IEEE802.15.4是为低功耗、低速率传感器和控制网络设计的无线网络协议栈,ZigBee是基于IEEE802.15.4协议的技术。同时,在组网性能上,ZigBee技术
5、可以构造星形网络或者点对点对等网络,可以实现大区域网络覆盖和可扩展网络。基于以上分析,提出了利用ZigBee技术实现无线传感器网络的方案,并设计了具体的系统。图1系统框图1系统方案Fig1Blockdiagramofsystem[1,2]系统框图如图1所示,其中,无线传感器节点负责2无线传感器节点的设计将DS18B20温度传感器采集到的数据上传至网关,并接收2.1无线传感器节点的硬件设计控制端的控制命令。网关负责将各个节点的数据汇总再通无线传感器节点的硬件设计框图如图2所示,主要由过互联网络上传至控制端,并转发控制端的命令至各节点。3部分组成:由DS18B20温度
6、传感器利用单总线技术组成收稿日期:2008-11-133基金项目:广东省自然科学基金资助项目(7301261)70传感器与微系统第28卷传感器网络;CC2420是由Chipcon公司基于IEEE802.15.4CC2420会自动在数据的开始处加上前导码(0x00)和帧起协议而开发出来的ZigBee芯片。工作在2.4GHzISM频段始分隔符(0xA7),并用计算的值替换数据尾部的CRC;支持16个250kbps信道。CC2420模块负责基于IEEE2)检查CCA信号,如信道忙,要经过一段“随机”长的802.15.4协议的与网关的无线通信;SPCE061A作为MCU时
7、间的等待后才重试;负责控制传感器网络和CC2420无线通信模块。3)执行STXON命令寄存器;DS18B20采用了单总线技术(12WIREBUS),为了区分4)在任何新数据写入TXFIFO之前确认SFD信号先不同的器件,厂家为每个器件嵌入一个64位的二进制变高后变低,并且,已经等待了至少60个时钟周期。ROM代码,标示器件的ID号。单片机只需一根端口线就表1数据帧格式Tab1Formofdataframe能与诸多DS18B20通信,利用该技术的特点可以构建覆盖[3]帧起始分隔符帧校验大范围的远距离多点温度检测系统。前导码帧长度目的地址源地址数据净荷(SFD)(CR
8、C)4字节
