网络；仓库；火灾；控制

PAGEPAGE29哈尔滨工业大学毕业设计（论文）I-摘要随着我国经济的快速增长，许多公司对产品的需求也在增长，由于仓库内环境特殊，长时间各类货物堆积，空气不流通等，影响货物质量及存在安全隐患，同时也存在许多不确定性，例如过时的控制措施等许多不安全的因素。ZigBee无线技术是一种新技术，尽管具有低带宽，短距离，低功耗和低成本的特点，但仍可广泛使用。当ZigBee网络建立后，仅需少量人员和维护人员即可定期更换设备的电池并执行设备的例行维护检查。通过了解有关ZigBee技术中的环境检测和数据管理功能的更多信息，利用多种传感器实现对仓库内火灾和温度信息的采集，同时实现防盗功能。通过传感网技术和控制技术来实现对仓库内环境的恒温恒湿控制。关键词：网络；仓库；火灾；控制

AbstractWiththerapidgrowthofChina'seconomy,thedemandofmanycompaniesfortheirproductsisalsoincreasing.Duetothespecialenvironmentinthewarehouse,theaccumulationofvarioustypesofgoodsforalongtime,thelackofaircirculation,etc.,affectingthequalityofthegoodsandthepotentialsafetyhazards,therearealsomanyuncertainties.Manyunsafefactorssuchasoutdatedcontrols.ZigBeewirelesstechnologyisanewtechnology.Despiteitslowbandwidth,shortdistance,lowpowerconsumptionandlowcost,itcanstillbewidelyused.AftertheZigBeenetworkisestablished,onlyasmallnumberofpeopleandmaintenancepersonnelcanperiodicallyreplacethebatteryofthedeviceandperformroutinemaintenanceinspectionsofthedevice.BylearningmoreabouttheenvironmentaldetectionanddatamanagementfunctionsinZigBeetechnology,multiplesensorscanbeusedtocollectfireandtemperatureinformationinthewarehouse,whilesimultaneouslyrealizinganti-theftfunctions.Throughsensornetworktechnologyandcontroltechnologytoachieveconstanttemperatureandhumiditycontroloftheenvironmentinthewarehouse.Keywords:networkwarehousefirecontrol

目录TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章绪论 11.1课题研究背景与意义 11.2研究现状 11.3主要研究内容 1第2章系统方案设计 32.1系统需求分析 32.2ZigBee技术简介 32.3系统网络架构 42.3.1网络节点设备选择 52.3.2采集终端设备选择 52.3.3控制设备选择 72.4上位机方案选择 8本章小结 10第3章系统硬件设计 113.1CC2530芯片介绍 113.2网络节点设计 123.3硬件子节点设计 123.3.1电源模块 123.3.2UART转USB模块 133.3.3人体检测电路 143.3.4温度检测电路 15本章小结 15第4章系统软件设计 174.1开发环境介绍 174.2协议栈介绍 174.3系统网络实现 194.3.1配置参数 194.3.2协调器建立网络 204.3.3人体感应程序设计 214.3.4温度采集程序设计 224.3.5串口通信程序设计 234.4上位机界面程序设计 24本章小结 24第5章系统测试 255.1系统调试及功能分析 255.2ZigBee网络调试 255.3节点功能调试 26本章小结 28结论 29致谢 错误!未定义书签。参考文献 错误!未定义书签。附录1译文 错误!未定义书签。附录2英文参考资料 错误!未定义书签。附录3硬件原理图 错误!未定义书签。附录4程序清单 错误!未定义书签。第1章绪论1.1课题研究背景与意义仓储是连接生产和消费的现代物流的重要组成部分，并在整个物流系统中占有重要地位。现代物流的最大趋势是网络和情报。智能存储是存储领域发展必不可少的步骤，存储环境监控系统是智能存储系统的重要组成部分，正在影响着人们的生活，主要是指对工艺产品、食品和机器设备、危化品等仓储环境的监控管理，通过仓储环境监控系统了解仓储情况，并适当调节改善仓储条件，可以保证产品仓储安全和仓储质量。仓储在现代物流和物料流通的供应链中起着重要的作用，并且是必不可少的环节。每个企业都需要根据客户需求，无论大小，都需要一个或多个仓库来存储货物，呼叫不同品种和型号的产品接收和交付管理。在仓库管理过程中，产生了大量的物流信息和相应的物料供应。相应的物料供应链主要包括：采购产品的存储处理，仓库每个仓库区域中不同产品的处理，处理收到的外发货物，缺少货物购买，客户订购货物等。1.2研究现状当前，许多外国公司正在开发智能库存管理系统。这个智能系统使用无线联网技术来支持移动计算和无线RF读取，并且可以实现SQL服务功能，负载跟踪，周期计数以及无线数据收集和处理。我国对仓储管理主要体现在管理员职责和控制方面。仓管员的职责应确保良好的仓储条件，达到仓库质量保证体系要求。仓管员（仓库盘点负责人）应定期检查仓库质量管理体系执行情况。特别是易燃易爆的货物储存，如烟花爆竹、化纤衣物等。仓库温湿度管理工作，一般从以下一个方面考虑： 1.3主要研究内容基于以上调研内容，以仓储智能管控为主要研究背景进行研究。基于ZigBee的智能仓储管控系统的设计与实现，分为环境安全检测部分、数据处理部分、控制部分及无线组网部分。安全检测部分选择MQ-2烟雾传感器实现对火灾烟雾浓度检测，用于检测进入轴承的人员的热释电红外传感器，用于检测轴承中的温度和湿度参数的DHT11温湿度传感器。在数据处理部分，选择CC2530处理器进行处理。当传感器与ZigBee组成的传感节点与协调器无线组网，将采集到的数据发送到QT开发的上位机显示。显示当有生人偷入仓库时，自动开启蜂鸣器报警。当烟雾浓度达到报警值时，蜂鸣器报警。当温湿度超过设定值时，开启设备恒温恒湿。第2章系统方案设计基于ZigBee的智能仓储管控系统的设计与实现主要包括两个部分：一个是上位机部分，一个是下位机部分。下位机部分是通过微处理器驱动各个传感器模块采集仓库内环境信息，上位机主要是显示当前检测信息。2.1系统需求分析由于仓库内环境特殊，长时间各类货物堆积，空气不流通等，影响货物质量及存在安全隐患。通过传感网技术实现对仓库内环境的检测，利用多种传感器实现对仓库内温湿度、火灾和防盗信息的采集。利用通过传感网技术和控制技术来实现对仓库内环境的恒温控制。经分析后系统硬件框图设计如图2-1所示。热释电红外模块热释电红外模块烟雾检测模块温湿度模块协调器上位机风扇CC2530模块CC2530模块CC2530模块CC2530模块蜂鸣器继电器继电器CC2530模块CC2530模块CC2530模块图2-1系统硬件框图2.2ZigBee技术简介科学家对蜜蜂的生活方式观察得知，当一群蜜蜂分布在一大片区域内，想要把一条信息一直传回它们的蜂巢时，它们会通过上下飞舞来传达信息。每一只蜜蜂跳一段代表特殊含义的Z型舞，下一只蜜蜂重复该舞蹈传递给另一只距离蜂巢更近的蜜蜂。这个行为一直被重复到蜂巢，这样一段信息就被传递到了目的地。后来人们就把一种低功耗、短距离、低速无线通信方法的名称是ZigBee。ZigBee技术联盟成立于2001年。2002年，包括美国的摩托罗拉和荷兰的飞利浦在内的许多知名电信公司加入了ZigBee联盟，极大地推动了ZigBee技术的发展。ZigBee技术的产生和应用，为消费者提供了更灵活和更容易使用的各种类型电子产品，使人们的生活变的更加方便和丰富。正是看到了ZigBee技术有广阔的应用前景，世界各地的生产制造商都加入其中，利用标准化的ZigBee无线网络平台，设计廉价、优质的产品，满足人们需求的同时也创造了巨大的商业利益。以后会有更多的优秀企业和人才加入到研究和推广ZigBee技术的行列，ZigBee技术将会持续发展和进步。ZigBee技术具有以下功能：1.数据传输可靠性高：是以IEEE802.15.4为底层的一种LR-WPAN技术规范。IEEE802.15.4是一个非常现代的，强大的无线电技术，具有超过40多年的发展经验。ZigBee使用载波侦听多路访问/冲突避免机制来解决数据碰撞的问题。同时使用16-bitCRC确保了每个数据位的正确。2.低成本：ZigBee技术可以应用于8位微处理器，对硬件功能要求不高。3.低功耗：由于ZigBee技术数据传输速率不高，所携带的信息量也很少，节点之间的接收和发送动作很短暂；同时ZigBee节点处于空闲时会进入休眠模式，所以耗电量很少。一般来说ZigBee节点的电池寿命可长达半年甚至更长的时间。4.安全：ZigBee在传输数据时有多种方法来确保安全性。首先，它具有数据完整性检查机制，同时采用受到国际公认和值得信赖的高级加密标准（AES-128）来确保网络安全，防止网络受到外来攻击。5.工作频段多样：中国的ZigBee设备使用2.4GHZ频段。它有16个信道，分布在2.405GHz—2.480GHz，信道间隔是5MHZ，可以有效地避免信道之间的干扰。6.网络容量大：ZigBee设备拥有64位IEEE地址，网络完成后，您可以使用内部分配的16位短地址。ZigBee网络最多可以包含216个节点。2.3系统网络架构相应的ZigBee终端安装在轴承的每个轴承区域中的不同负载区域中，不同负载区域的ZigBee终端使用多个传感器和ZigBee模块来设计传感器节点。在相应的装货区收集有关货物的环境信息，并通过ZigBee路由器将信息发送到ZigBee网络协调器。收到信息后，网络协调器会将信息发送到主机系统。当主机收到该信息时，系统将处理系统并显示系统管理员存储区的状态。以便管理人员在环境信息出现时对仓库进行实时管理和监控。异常时，请打开设备进行调整，确保仓库中货物的安全，避免发生仓库事故。2.3.1网络节点设备选择在本文中，网络节点单元使用TI公司的CC2530单片机。根据应用需求，可以连接各种外部设备模块，例如温度和湿度模块，步进电机，照明模块和小型LCD屏幕。CC2530实物图如下图2-2所示。图2-2ZigBee实物图使用IAR开发环境基于Z-Stack协议栈开发设备。您可以通过ZigBee网络将自己收集的仓库环境数据上传到通信传输设备，最后完成ZigBee无线数据通信。2.3.2采集终端设备选择本文中的防盗检测节点需要在仓库中实时的探测附近是否有人通过，所以选择合适的传感器是十分有必要的。市面上常用的人体感应模块有两种：一种是有源外部传感器。传感器发出主动的红外光。当红外光被阻挡时，传感器被触发以确定附近有人。这种传感器的优点是它可以非常迅速和敏感地做出响应，但是同时它的缺点也很明显。因为传感器要不停发送红外线，所以会造成较高的功耗，影响了节点的使用寿命。并且由于设备较为复杂，对安防位置要求苛刻。这种传感器并不能区分人和物体，一旦红外线被遮挡物遮挡传感器就会被触发，具有很高的误判率。还有一种人体感应模块叫做被动式热释电红外传感器(PIRDetector)。因为人体同其他物体所发出的红外线波长是不一样的，所以被动式热释电红外传感器可以根据这一变化来确定是否有人入侵。被动式热释电红外传感器的感应原理是当温度出现改变时，晶体表面产生相应的电荷会被检测到。因为感应器内部是由陶瓷氧化物材料制作而成，将电极制作在两个元件表面之上，如果探测到特定波长的红外线，这两个电极之间就会产生相应的电荷，当电荷被检测到时，传感器就会被触发。这类传感器因为低廉的价格和稳定的性能使其具有很高的性价比，在相关设计应用中被使用频率比较高。本文采用HC-SR501热释电红外传感器来探测入侵。实物图如图2-3所示。图2-3热释电红外传感器实物图在本文中，我们将使用DHT11传感器收集层温度信息。DHT11数字温度和湿度传感器是组合的温度和湿度传感器，具有校准的数字信号输出。采用特殊的温湿度检测技术和数字采集模块技术，产品的可靠性和长期稳定性都很高。传感器包括电阻湿度传感器和NTC温度传感器。因此，该产品具有质量高，响应速度快，抗干扰性能强，性价比高的优点。校准因子以程序的形式存储在存储器中，并且在处理检测信号期间，传感器会调用这些校准因子。极高的串行接口使系统集成变得简单而快速。该产品为四极封装，一排一排，易于连接。DHT11温度传感器/湿度传感器的工作原理是临时驱动信号的RF值比建议的工作范围高出3％。返回正常区域后，传感器缓慢返回校准模式。DHT11传感器如图2-4所示。图2-4DHT11传感器实物图在本文中，我们将使用MQ-2传感器收集有关仓库火灾烟雾的信息。MQ-2传感器中使用的气体敏感材料是二氧化锡（SnO2）。如果安装传感器的环境中存在易燃气体，则传感器的电导率会随着空气中易燃气体浓度的增加而增加。可以使用简单的电路将电导率转换为与气体浓度相对应的输出信号。MQ-2传感器如图2-5所示。图2-5MQ-2气体传感器在本文中，我们将使用MQ-2传感器收集有关仓库火灾烟雾的信息。MQ-2传感器中使用的气体敏感材料是二氧化锡（SnO2）。如果安装传感器的环境中存在易燃气体，则传感器的电导率会随着空气中易燃气体浓度的增加而增加。可以使用简单的电路将电导率转换为与气体浓度相对应的输出信号。2.3.3控制设备选择本系统中通风除湿降温功能选用风扇来模拟。

本系统中当检测到室内甲醛或者温湿度超标时，自动开启风扇，进行通风，从而改善室内的环境。该功能通过继电器和风扇来模拟实现。本文选用风扇信号为Delta。额定电压：DC12V。静音版额定电流：0.1A-1.2A。转速1700转-3000转。规格：40*40*28mm。散热方式：风冷。实物图如图2-6所示。图2-6风扇实物图2.4上位机方案选择上位机整个系统的“大脑”，仓库信息的接收、处理，决策指令的制定，信息的修改，提供人机交互界面，服务器的建立等一系列的功能都需要在上位机中实现，上位机的开发可以采用LabVIEW、QT等语言进行编写。现进行对比如下：LabVIEW是一种图形化编程语言，每一个控件都是将C语言模块封装得到的，控件之间用不同类型的“线”连接，由于其集成化程度非常高，能很大程度上的缩短软件开发周期，常用在大型工业控制，软件测试等方面具有非常广泛的应用，且驱动程序比较复杂，开发难度较大。LabVIEW是美国国家仪器公司（NI）开发的程序开发环境，类似于C和BASIC开发环境，但LabVIEW与其他计算机语言之间的主要区别在于其他计算机语言替代了基于文本的语言。用于生成代码。LabVIEW使用图形。编程语言G描述了该程序，并且所生成的程序以框图的形式出现。LabVIEW软件是NI设计平台的核心，非常适合开发测量或控制系统。LabVIEW开发环境集成了工程师和研究人员快速构建各种应用程序所需的所有工具。旨在帮助工程师和研究人员解决问题，提高生产率并继续创新。Labview开发环境如图2-7所示。图2-7Labview开发环境图Qt是用于Qt于1991年开发的图形用户界面的图形界面。自开发以来，Qt已从原始的1.0版本升级到当前的5.11版本。这是从无知到成熟的阶段性发展。当前，作为领先的独立技术，它支持数百万种设备和应用程序，例如在汽车系统，公司的大型工业控制系统，台式机应用程序，嵌入式系统，便携式和移动设备中。深度覆盖。Qt的硬件要求相对较低，其源代码具有“编译一次，可在任何地方运行”的属性。界面如图2-8所示。图2-8QT界面图Qt在工业控制系统中起着重要作用，因为它支持自定义组件可视化编程模式。这种自定义组件可视化技术主要基于软件自身的界面要求，因为它较少依赖原始组件。组件经过预先设计和开发，并集成到QtDesigner中以实现组件。可视化功能。综上所述，本系统选用QT上位机开发方式。本章小结本章首先介绍智能库存监控系统的需求分析和总体设计，其次叙述了系统的网络架构、系统的整体功能模块设计，同时给出了形象而易懂的硬件框图，并对图像做了简单的描述。最后对各个功能和模块进行了方案选择，并给出了最终的方案。

第3章系统硬件设计系统利用终端传感器节点实现有人进入和环境数据采集，将信息发送至网络协调器后通过上位机实时显示，使用者可以通过上位机对仓库环境进行全面监测，便于安保人员及时发现。3.1CC2530芯片介绍CC2530芯片是针对IEEE802.15.4，RF4CE和ZigBee应用的真正的无线片上解决方案。它集成了高性能射频（RadioFrequency，RF），并具有扩展的8051微处理器。主要功能如下。包括两个强大的通用同步串行端口，8位和16位定时器，看门狗定时器，8输入可配置的12位ADC，21个通用I/O引脚，AES128协处理器，CSMA硬件支持/具有强大5通道的CADMA，电池监控和温度传感器；接收和发送模式时的电流非常小，在24mA到29mA之间。它总共有40个引脚，分为I/O口引脚、电源引脚和控制引脚。最小系统电路如图3-1所示。图3-1最小系统电路图1.I/O口引脚：CC2530芯片的P0_0～P0_7口，P1_0～P1_7口和P2_0～P2_4口都是可编程的I/O口。P0、P1口是完整的8位口，P2口只可以使用的位有五个，其中，P2_3和P2_4是复合I/O口，用于连接晶振频率为32.768KHz的辅晶振电路；2.电源引脚。AVDD1至AVDD6接口为芯片提供2至3.6V的模拟电源，而DVDD1和DVDD2接口为芯片提供2至3.6V的数字电源。RBIAS提供了一个偏置电阻，为晶振提供合适的工作电流；DCOUPL管脚提供1.8V的去耦电压。3.控制引脚。RF_P和RF_N为射频信号收发端口，它们分别负责收发正负向射频信号；RESET_N是在低电平有效的复位引脚；22、23、32、33引脚连接两个外部晶振。由于它的硬件比较简单、封装小、同时功耗因为非常低，所以利用CC2530芯片可以搭建一个成本较低但功能强大的无线网络。可以从32KB，64KB，128KB和256KB中选择CC2530闪存。本文使用CC2530和256KB闪存芯片。3.2网络节点设计本文中设计的无线传感器网络包括两种类型的节点：协调器节点和终端传感器节点。协调器节点负责建立和管理网络，终端传感器节点负责收集数据并将传感器信息发送到协调器。本文的协调器节点主要包括以下部分：1.CC2530芯片：节点主控芯片，主要负责数据处理和任务管理；2.CC2591芯片：射频功率放大器模块扩展数据传输；3.电源模块：为节点提供3.3V工作电压；4.串口模块：协调器通过此模块向上位机传输数据；5.LCD模块：显示入侵和节点掉电信息；6.报警模块：当出现入侵或节点掉电时会发出警报；7.LED：指示网络连接情况。3.3硬件子节点设计3.3.1电源模块在本设计中使用的CC2530芯片的工作电压在2-3.6V之间。协调器采用USB和直流稳压源两种方式供电。终端传感器节点放置在仓库内，需要具有移动性所以主要采用电池供，也可以使用直流稳压源供电。协调器的USB接口和PC相连会产生5V电压，经过PL2303芯片可以转换成3.3V供协调器使用。终端传感器节点需要通过3.7V干电池供电，因为电池供电不稳定，所以本文采用了稳压器件LM1117，可以把电压转换3.3V。电路图如图3-2所示。图3-2电源引脚电路图3.3.2UART转USB模块在本设计中，协调器不仅要负责网络的组建，还要接收和处理终端节点采集来的数据，最后要将接收的数据发送给上位机PC。虽然可以利用RS232接口能够很方便地将单片机同PC相连。但是目前拥有RS232接口的PC在市面上几乎已经绝迹，因为RS232接口已经被相比之下体积更小、插拔更加方便的USB口取代了。因此，本文制作的连接器通过USB端口连接到PC。此软件开发中使用的USB转换帽是CH340，它可以将UARTCC2530端口转换为USB端口并连接到PC。CH340是USB转换芯片，可以将USB打印到端口，将USB打印到TTL或USB端口。CH340电缆支持5V电源或3.3V电源。使用V电源时，ChCC40线表示5V电源，并且V3电源必须连接到4700PF或1.0PF电源。当使用3.3V电缆时，必须将V3电缆连接到CH340线的VCC端。同时，外部3.3V为电源，连接到CH340插座的其他电路的电源不能超过3.3V。连接电路非常简单，只需将USB接口中的两根差分线同CH340芯片相对应的引脚相连就可以了；而至于UART部分，因为CC2530芯片上没有硬件流的控制，所以通过RXD、TXD和GND三个引脚就能够实现通常的UART通信。UART转USB模块电路如3-3所示。图3-3转USB电路图3.3.3人体检测电路热释电红外传感器HC-SR501是基于德国LHI778探头设计，与其它同类产品比较，更加可靠和灵敏。可以在超低电压下工作，在市场上普及率比较高。HR-SR501的特点如下：1.灵敏度可调；2.最远的感应距离可达7米；3.在夏天当温度上升至30—32℃，探测距离会稍微缩短，可进行温度补偿；4.最大的感应角度可达110度；5.微功耗:静态电流<50微安；6.输出高电平信号使它容易与各种电路实现对接。HC-SR501人体红外感应模块连接电路非常简单，一共只有3个引脚包括电源、信号输出和接地。其工作电源为直流电源3—5V，其人体感应模块引脚电路图如图3-4所示。2引脚数据输出引脚与ZigBee模块P04相连。图3-4人体感应模块引脚连接图3.3.4温度检测电路在本文中，我们将使用DHT11传感器收集温度信息。DHT11是一种湿度敏感传感器和机油，将数字数字技术与温度和湿度技术集成在一起。DHT11与CC2530之间的连接方法非常简单。如下图3-5所示。图3-5温度检测模块引脚连接图针脚1连接到电源，针脚3是端口，该针脚不受管理，并且基本针脚固定。其中的引脚1可以直接连接到CC13030的P1.1端口。由于DTH11与CC2530的连接线路不超过5米，所以对手拉动Pull.7KΩ必须在数据端子和电源之间连接，以提高其准确性。本章小结本章首先主要介绍了系统的硬件组成。整个无线传感器网络以ZigBee节点为核心，其次介绍了所需要的网络节点设计思路电，最后设计了硬件子节点电路，包括传感器节点，继电器节点等。

第4章系统软件设计系统功能的实现不仅需要硬件环境，还需要在硬件上进行相应的软件开发。根据功能的差别，系统在软件设计上主要分为3个部分：终端传感器节点数据采集、协调器处理数据并上位机界面显示。4.1开发环境介绍本文采用IAREmbeddedWorkbench对Z-stack协议栈进行开发，作为专业的嵌入式系统开发工具，它具有操作简单、精密程度高和支持多种仿真方式等优点。同时，IARSystems的C/C++编译器生成的代码非常精简，降低了对芯片内存的要求，能进一步提高产品的竞争力。IAREmbeddedWorkbench工作界面如图4-1所示。图4-1IAR工作界面图4.2协议栈介绍该系统中使用的协议栈是TI的Z-Stack-2.4.0-1.4.0。Z-Stack-2.4.0-1.4.0是TI最新的ZigBee2007协议栈，适用于TI的CC2430/2431/2520/2530/2531系列芯片。Z-Stack协议栈紧凑优化同时也很简单，对硬件的要求不是很高，普通的8位微处理器就能满足要求。在TI官网上下载Z-Stack-CC2530并且安装，然后使用IAREmbeddedWorkbenchIDE打工程文件，整个协议栈的构架都可以通过工程文件中的Workspace观察到。各层目录如下图4-2所示。图4-2协议栈各层目录图各层目录主要作用如下：1.App：应用程序层目录。用户可以在这里创建一个新项目。用户在创建新项目时需要添加这些文件。2.HAL：硬件层目录。该目录包含与硬件相关的功能。3.MAC：该文件包含配置文件，其中包括高度和高度设置，应用的Mac层高度和Mac层操作系统文件。4.MT：测试控件和说明用于调试，完成端口端口的收发器分析，向OS发送消息以及OS问题。5.NWK：网络的目录列表，具有用于NWK参数的良好接口文件。6.OSAL：电力系统可以实现具有相同数量抽象层的电源管理机制。与COS操作系统类似，Z-Stack控制每个协议层的工作量并根据一些规则进行管理。7.Profile：目录AF列表。此目录包含用于某些功能的大多数电话文件。8.Security：安全清单，其中包含与该软件有关的文档。9.Services：地址列表，知道如何创建地址。10.Tools：项目规范目录，Z-Stack优化信息在此相册中。11.ZDO：可以将分布式服务调用，NWK部署服务和APS子层调用到此配置中。12.ZMac：该包含导出接口文件和某些NWK功能。13.ZMain：主要功能是目录，其中包含输入和硬件配置文件。14.Output：已为IARIDEW8051准备了已发布的导演列表。简而言之，整个协议可以准确反映ZigBee的行为。要创建一个新项目，您需要根据需要编写与应用程序级别相关的任务和功能。Z-Stack具有循环机制，系统初始化后进入低功耗模式，并在事件发生时产生中断，此时，系统开始处理事件，当事件被处理完成之后系统将再次进入低功耗模式，这种机制降低节点功耗的同时也提高了节点寿命。如果多个事件同时发生，系统会根据事件的优先级顺序处理。Z-Stack的入口函数main负责将系统进行初始化，包括协议栈各一层的初始化，同时初始化stack存储区、I/O、HAL驱动、NV系统、LCD灯，以及电压检测等。Z-Stack协议栈采用轮询的方式来处理任务。当系统初始化完毕后，主函数进入操作系统的无限循环，主要功能不再返回，其目的是连续查询事件。发生事件时，将调用相应的事件处理函数，如果没有事件发生，请继续查询下一个任务。这一过程由main函数中的osal_start_system函数实现。GenericApp_Init(taskID)和GenericApp_ProcessEvent(bytetask_id，uint16events)分别是任务初始化和事件处理函数。taskID是OSAL分配的任务ID，ID值的大小与任务优先级成相反关系，值越大则优先级越低。进入OSAL任务的主循环后，系统将根据任务优先级调用关联的处理功能来处理事件。4.3系统网络实现ZigBee网络拓扑由三种时钟类型组成：星形，群集和网状网络。网络的设计任务包括：当其中一个节点退出网络后，其它两个节点会报警，并且在协调器上显示是哪个节点断开；终端传感器节点实时将检测信息发送给协调器。利用星状结构就可以满足设计需要。4.3.1配置参数仓库环境检测系统中的协调器在网络中起着大脑的作用，它要首先建立网络，是无线网络中第一个出现的设备。因此在形成网络的过程中，协调器需要第一个上电。当协调器上电后，它会首先对信道进行扫描，根据信道扫描的结果选择一个最优的信道，并选择PANID、网络短地址等，接着才启动PAD。PANID参数配置流程图如下图4-3所示。图4-3PANID参数配置流程图4.3.2协调器建立网络协调器负责启动网络并对其进行配置，等这些操作结束后，协调器就会等待新的节点申请加入。协调器成功组建一个网络之后，任何节点都能够在任何时候加入或者退出网络。终端节点必须通过Zigbee协调器或路由器与网络连接。ZigBee协调器只能由全功能设备来担任，它是网络监视的中心。它不仅控制网络，而且拥有自己的应用程序。不管在网络中担任什么角色，只要设备类型相同，则在功能上都是一样的，ZigBee协调器只是额外要负责网络控制。在ZigBee无线通信网络中，每个设备都拥有一个全球唯一的64位地址，这个地址是由制造商生产时设置而成。当设备加入网络时，路由器将检测网络中的单个速度以识别设备并通过网络传输数据。协调器组网流程图如下图4-4所示。图4-4协调器组网流程图部分代码如下：MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(SampleApp_TaskID)；while(MSGpkt)//协调器处理消息switch(MSGpkt->hdr.event){caseAF_INCOMINGMSG_CMD://协调器接收到消息SampleApp_MessageMSGCB(MSGpkt);break;}}4.3.3人体感应程序设计本文利用热释电红外传感器对仓库进行警戒，一旦有人进入，终端节点会将数据进行采集，同时协调器通过上位机显示出节点信息，并开启照明灯。下面为终端节点传感器电路和照明灯电路的初始化程序。P2DIR&=～0X01;//在P2.0口，设置为输入模式P2INP&=～0x01;//打开P2.0上拉电阻P1DIR|=0x01;//P1_0定义为输出LED=1;传感器中心连接到网络后，它将信号发送到AF_DataRequest并将其发送到控制器。终端传感器节点检测有人进入程序流程图4-5所示。图4-5有人进入检测程序流程图4.3.4温度采集程序设计本文使用DHT11传感器收集温度数据。DHT11通过一个I/O口就能同CC2530进行通信，数据大小为40bit。当DHT11上电以后，会存在短暂的不稳定状态，此时总线处于空闲状态，保持高电平。终端传感器节点对温度信息进行一次采集的过程主要包括以下阶段：首先CC2530会发出起始信号，DHT11此时由低功耗状态进入到工作状态。CC2530发出起始信号后，保持总线低直到DHT11温湿度感应器件响应。收到启动信号后，DHT11温湿度传感器件开始监测温度。一旦检测到它，它就会发送信号并绘制总线，准备发送数据。成功传输数据后，DHT11只需将其拉出。接着上拉电阻会将总线拉高，DHT11恢复到低功耗状态。终端传感器节点检测温度信息的程序流程图如图4-6所示。    图4-6温湿度度检测程序流程图4.3.5串口通信程序设计本设计利用协调器将传感器发送的信息通过UART口转换为USB后上传至PC，然后通过上位机程序将节点信息详细显示出来。串口通信相关设置的语句如下：uartConfig.configured=TRUE;uartConfig.baudRate=HAL_UART_BR_38400;//设置串口比特率uartConfig.flowControl=FALSE;//不使用流控制终端传感器节点加入网络后会向协调器发送检测数据，在协调器节点收到信息之后，APP层将收到系统消息事件SYS_EVENT_MSG，利用操作系统接收函数osal_msg_receive()函数将其中的内容提取出来，如下面的代码所示：if(events&SYS_EVENT_MSG){//协调器提取消息MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(SampleApp_TaskID);while(MSGpkt)//协调器处理消息switch(MSGpkt->hdr.event){caseAF_INCOMING_MSG_CMD://协调器接收到消息SampleApp_MessageMSGCB(MSGpkt);break;}}协调器利用SampleApp_MessageMSGCB()函数将收到的数据解析。协调器能够通过簇消息ID分辨所接收的数据类型，然后将解析后的信息进行重新打包发送给PC。4.4上位机界面程序设计本系统选用QtCreator完成PC端上位机的软件开发，该程序用来实现简单的监测和数据保存等功能，当用户想要了解仓库的具体信息时，就可以在电脑上打开该程序了解整个网络的状态，实现人网交互。QtCreator是Windows平台应用程序开发环境，是一款功能齐全的可视化软件开发工具。本文设计的上位机程序是一个基于对话框的程序，界面整洁简便。在打开该程序界面后，首先要对串口号和波特率进行选择和设置。当设置正确后，程序就可以接收到协调器发送的数据信息。当程序接收完数据包后，就会对其进行解析，然后将解析过后的信息在对话框中一一对应列出。这些信息主要包括仓库的温度、设备控制和节点加入时间等。当网络出现变化时，界面程序中相应的数值也会跟着变化。界面中有三个按键，分别是打开串口、保存数据和退出程序。其中“打开串口”按键的标号和功能随着鼠标点击可以相应变化。当按键处于“打开串口”状态时，通过点击就能打开串口，建立一个专门接收串口数据的线程；当按键处于“关闭串口”状态时，点击后就会关闭该串口。“保存数据”按键起到将对话框的信息保存的作用。“关闭程序”按键被点击时，线程将被关闭，然后退出程序。本章小结在本章中，将首先介绍IAR开发环境和Z-Stack，然后讲述了Z-Stack中各层的文件以及其工作流程。重点对无线网络的建立、协调器和终端传感器节点功能程序的设计进行了讲述。最后介绍了上位机界面程序的设计。

第5章系统测试系统测试是系统成功的重要部分。前面已经分析了环境监控系统的硬件配置和软件设计。在本章中，验证了整个监视系统的基本功能，并通过系统仿真实验对现象进行了分析。5.1系统调试及功能分析本文基于ZigBee的仓储管理系统的设计与实现对仓库环境进行实时监测。网络设备包括协调器，终端节点，温度传感器，热释电红外传感器和环境控制器。网络完成后，协调器将从终端传感器节点接收数据，并将数据发送到主机，以使用串行端口进行实时显示。由于防盗关系到仓库安全，所以入侵和掉电报警信息额外在协调器传送数据后发送到上位机显示，工作人员