ZigBee无线传感器网络设计实战第八章

ZigBee无线传感器网络设计实战8PARTEIGHTZigBee无线网络综合实战CONTENT目录1实训8-1无线网络数据采集综合应用实训简介本实训将使用6个节点和5个传感器（温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、火焰传感器和人体红外传感器）来模拟现实中的应用。实训过程：一个节点作为协调器，协调器通过串口连接PC，其他5个节点作为路由器或终端节点，每个节点上连接一个传感器负责收集数据，然后通过无线方式发送给协调器。实训设计原理图如下图所示。ZigBee网络PC机协调器RS232路由器/终端节点温度传感器路由器/终端节点湿度传感器路由器/终端节点光敏传感器路由器/终端节点火焰传感器路由器/终端节点人体红外传感器实训设计原理图实训目的1

综合了解一个ZigBee网络。2

掌握传感器数据的接收与发送。实训内容如第五页中的图所示，完成本实训要使用多个ZigBee节点，其中一个节点作为协调器，其他的节点可以是路由器或终端节点，上面连接不同的传感器（温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、火焰传感器和人体红外传感器）。协调器建网以后，其他节点加入到该网络，协调器通过串口与PC机相连。通过串口调试工具向协调器发送接收数据的指令“receive”，协调器收到“receive”命令后开始接收数据，并在接收到数据后通过串口发送给PC机，在串口调试工具中显示。协调器、路由器或终端节点的流程图如右侧左图、右侧右图所示。协调器流程图路由器或终端节点流程图知识链接1温度传感器温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器，如右图所示。温度传感器的数据格式如下：百位和十位为整数，个位为小数。温度传感器2湿度传感器湿度传感器是由湿敏元件和转换电路等组成，能感受外界湿度变化，并通过器件材料的物理或化学性质变化，将环境湿度变换为电信号的装置，如右图所示。湿度传感器的数据格式如下：湿度传感器百位和十位为整数，个位为小数。3光敏传感器光敏传感器是指利用光敏元件（如光敏电阻）将光信号转换为电信号的传感器，如下图所示。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光敏传感器光敏传感器的数据格式如下：0：光敏传感器没有检测到光源或者当前光照强度低于光敏传感器阈值。1：光敏传感器检测到当前光照强度高于光敏传感器阈值。4火焰传感器火焰的热辐射具有离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射。不同燃烧物的火焰辐射强度、波长分布均有所差异，但总体来说，其对应火焰温度的近红外波长域及紫外光域具有很大的辐射强度，根据这种特性可制成火焰传感器，如下图所示。火焰传感器例如，远红外火焰传感器利用红外线对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接收管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。火焰传感器的数据格式如下：0：火焰传感器没有检测到火源或者当前火源低于传感器报警阈值。1：火焰传感器检测到火源高于传感器报警阈值。5人体红外传感器普通人体会发射10μm左右的特定波长红外线，用专门设计的传感器就可以检测这种红外线是否存在。当人体红外线照射到传感器上后，因热释电效应将向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生控制信号。红外线传感器是利用红外线的物理性质来进行测量的传感器。红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且有灵敏度高、反应快等优点。人体红外传感器常见人体红外传感器如右图所示。人体红外传感器检测到有人活动时，其输出的I/O值会发生变化。当传感器模块检测到有人靠近时，会返回一个高电平信号；无人靠近时，返回一个低电平信号，通过读取I/O口的状态来判断是否有人体活动。人体红外传感器的数据格式如下：0：人体红外传感器没有检测到有人经过。1：人体红外传感器检测到有人经过。实施步骤具体步骤参照书中描述。由于程序代码比较多，在此只列出协调器和人体红外传感器部分核心代码，忽略与前面案例重复的代码（具体参见实训配套源代码）。01无线网络数据采集综合应用协调器编程。Coordinator.c文件源代码部分参照书中描述。02无线网络数据采集综合应用终端节点编程。Coordinator.c文件源代码部分参照书中描述。成果检验在串口调试