4.3 无线通信模块 23

4.4 系统的实现方案 26

4.5 系统软件设计 27

4.6 程序代码的实现 29

4.7 实验仿真及效果图 32

结  论 33

参考文献 34

致  谢 35

1 绪  论

无线传感器网络(WSN)是一种特殊的Ad-hoc网络,是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成, 无线传感器网络节点可随机或特定地布置在目标环境中，它们之间通信通过特定的协议自组织起来，能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。它可应用于布线和电源供给困难或人员不能到达的区域以及一些临时场合等。无线传感器网络所采用的协议取决于网络具体的应用范围。其中ZigBee协议具有功耗低、成本低、网络容量大、可靠、安全等特点,是无线传感器网络的最佳之选。本文设计一种基于ZigBee协议的温度传感器网络，可用于矿井下环境温度检测，系统小，可随身携带，实时监测矿工周围温度，彻底消除有线系统探头固定，探测范围有限的缺点。无线传感器网络应用广泛,能够广泛应用于工业、环境监测和预报、大型车间和仓库管理等领域。该系统只需要在被测地点放置一个温传感器节点, 就可以快速形成网络。为了检验该无线温度传感器的性能, 将温度传感器节点置于高精度的温度试验箱中, 试验箱的温度精度为±0.l℃。通过测量试验,实际测量数据与标准数据误差较小, 满足使用要求。测量值与实际值之间的误差主要是传感器自身测量误差,网络传输过程中几乎不会引入误差。

1.1 选题背景及意义   

随着传感器技术、嵌入式技术以及通信和半导体技术的飞速发展，已经由PC时代和网络时代，进入后PC时代。更小、更方便的低功耗计算设备冲破了传统台式计算机和高性能服务器的设计模式。微机电系统的迅速发展奠定了设计和实现片上系统基础。传感器网络就是上述技术高度集成而形成的新信息获取及处理技术的一种。目前无线传感器网络已成为计算机科学领域一个活跃的研究分支，已经引起学术界和工业界的高度重视，被认为是将对2l世纪产生巨大影响力的技术之一。

无线传感器的应用前景十分诱人。传统应用有军事、监控、应急、环境监测、防空等领域，新兴应用将涉及家用、企业管理、保健、交通等领域。可以预计，将来无线传感器网路将无处不在。但现在无线传感器网络才刚刚兴起，它的技术和应用都还不十分成熟，其终端要达到希望的要求还会有很长的一段发展历程。目前，无线传感器网络的希望和要求主要集中在尽量节省的系统能量消耗、尽量节省的信息处理以及简易的信号收发。对于无线传感器网络的网络协议的期待是：用简洁的协议栈支持无线传感器网络的有效运行，到处存在接入的可能；利用广播信息，避免交互应答；简化的协议层次、简练的信令方式；节省的系统开销等。正是基于无线传感器网络终端的要求，ZigBee协议应运而生。ZigBee协议专用于无线传感器网络的通信协议，能最大可能的节省网络中能量，可以随时接入大量节点，高容错性，强鲁棒性，逐渐成为了无线传感网络的首选协议。

1.2 ZigBee技术的发展概况

ZigBee是IEEE 802.15.4协议的代名词。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。