基于ZigBee无线楼宇火灾监测网络设计.docVIP

河南科技学院 2015-2016学年第二学期期终考试 无线传感器网络 题目： 基于 专 业 班 级： 信工（信息） 成 员： 20131524202 教 师： 曲培新 完 成 时 间： 2016-7-1 目录 1 1. 需求分析 2 2. 总体设计 3 2.2烟雾传感器 6 2.3温度传感器 6 2.4 光传感器 7 3主要软件设计 7 3.1 Z-Stack协议栈介绍 8 3.2 系统软件设计 8 3.3 监测子程序 9 4 总结 16 5参考文献 17 需求分析 2. 总体设计 图2-1 监控网络总布局图 一个完整的ZigBee系统需要一个协调器，一个或多个路由器及许多个终端节点组成，这样才能完成网络的搭建，路径的分配和数据的采集及传输任务， 本设计幕本原理如下：:PC机有接受协调器数据和发送指令的功能。而协调器是整个网络的核心，用来启动网络，当整个网络被启动后，退化为普通跻由器。终端节点(即传感器)检测到各个位置的温度，应用路由器的接力作用，将数据发送给计算机，PC机实现可视化、形象化人机界而，方便了用户的操作和观察。分布式监测系统如图2-2所示 图2-3 CC2530应用电路图 2.1系统硬件电路设计 无线楼宇火灾监测网络其关键部位在于传感器的分布，传感器模块主要有3个组成，其硬件结构框架如图所示：CC2530无线收发微控制器模块，该模块负责采集信号 图硬件结构与框架 2.2 MQ-2气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃蒸汽的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器 主要特点及应用： ·简单的驱动电路即可 ·家庭用气体泄漏报警器 ·工业用可燃气体报警器 ·便携式气体检测器 其应用电路如图2-5所示 图微控制器模块电路 2.3 DHT11数字温湿度传感器是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合传感器.它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性.传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接.因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点.每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准.校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数.单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷.超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则.产品为4针单排引脚封装.连接方便， 在传感器上，DHT11与CC2530的P0-7端口相连，其应用电路如图2-6所示 图2-6 DHT11应用电路图 2.4 光传感器 在一块光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其它绝缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。光敏面作成蛇形，电极作成梳状，这样即可以保证有较大的受光表面，也可以减小电极之间距离，从而减小极间电子渡越时间，提高灵敏度。如图所示 图光敏电阻 3主要软件设计3.1 Z-Stack协议栈介绍 Z-Stack是ZigBee协议的具体实现形式，通俗点来理解就是ZigBee协议和用户之间的一个接口，我们需要通过协议栈来使用这个协议，进而实现数据的无线收发。ZigBee的协议分为两部分，IEEE802.15.4定义了物理层和介质访问层技术规范;ZigBee联盟定义了网络层和应用层技术规范。Z-Stack协议栈就是将各个层定义的协议都集合在一起，以函数的形式实现，并给用户提供API(应用层)，我们可以调用OSAL提供的相关API进行多任务编程，将自己的应用程序作为一个独立的任务来实现。整个Z-Stack采用分层的软件结构，硬件抽象层(HAL)提供各种硬件模块的驱动，.包括定时器Timer，通用I/O口GPIO,通用异步收发传输器UART,模数转换ADC的应用程序接口API，提供各种服务的扩展集。Z-Stack采用操作系统的思想来构建，通过时间片轮转函数实现任务调度，提供多任务处理机制，实现了一个易用的操作系统平台。但是与标准的操作系统还是有很大区别的，只是实现了类似操作系统的某些功能，但并不能称之为真正意义上的操作系统。 在Zmain..c中定义了整个软件的mai