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文件名称：物联网智能追溯实训系统（食品安全）实训方案-Zigbee子系统版本：V2.3日期：2012年3月技术文档智能农业生产ZigBee平台子系统技术介绍2智能农业生产ZigBee平台子系统技术介绍第一章ZigBeeZigBeeZigBeeZigBee概述�什么是ZigBeeZigBee是IEEE802.15.4协议的代名词。根据这个协定规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。ZigBee的命名，源自于蜜蜂的八字舞，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资讯，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网路。其特点是短距离、低复杂度、低功耗、低资料速率、低成本。主要应用的方向在于家庭装置自动化、环境安全与控制、个人医疗照护、自动控制和远端控制领域、嵌入式各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜，低功耗的近距离无线组网通讯技术。�ZigBee的起源ZigBee在中国被译为紫蜂，它与蓝牙相类似.是一种新兴的短距离无线技术，用于感测控制应用(sensorandcontrol)。此想法在IEEE802.15工作组中提出，于是成立了TG4工作组，并制定规范IEEE802.15.4。2002年，ZigBeeAlliance成立。2004年，ZigBeeV1.0诞生，它是ZigBee第一个规范，但由于推出仓促，存在一些错误。2006年，推出ZigBee2006，比较完善。2007年底，ZigBeePRO推出。ZigBee的底层技术基于IEEE802.15.4.物理层和MAC层直接引用了IEEE802.15.4在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂、功耗大、距离近、组网规模太小等，而工业自动化，对无线资料通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线资料传输必须是高可靠性的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。因此，经过人们长期努力，ZigBee协议在2003年正式问世。另外，ZigBee使用了在它之前所研究过的面向家庭网路的通信协定HomeRFLite。长期以来，低价、低传输率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在著。自从Bluetooth出现以后，曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已，但是Bluetooth的售价一直居高不下，严重影响了这些厂商的使用意愿。如今，这些业者都参加了IEEE802.15.4小组，负责制定ZigBee的物理层和智能农业生产ZigBee平台子系统技术介绍3媒体介入控制层。IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低资料速率（250kbps）、工作在2.4GHz和868/928MHz的无线技术，用于个人区域网和对等网路。它是ZigBee应用屋和网路层协定的基础。ZigBee是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低资料速率、低成本的无线网路技术，它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。主要用于近距离无线连接。它依据802.15.4标准，在数千个微小的感测器之间相互协调实现通信。这些感测器只需要很少的能量，以接力的方式透过无线电波将资料从一个感测器传到另一个感测器，所以它们的通信效率非常高。第二章Android/ZigBeeAndroid/ZigBeeAndroid/ZigBeeAndroid/ZigBee无线传感器平台介绍�ZigBee无线资料传输网路描述简单的说，ZigBee是一种高可靠的无线数传网路，类似于CDMA和GSM网路。ZigBee数传模组类似于移动网路基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模组组成的一个无线数传网路平台，在整个网路范围内，每一个ZigBee网路数传模组之间可以相互通信，每个网路节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。与移动通信的CDMA或GSM不同的是，ZigBee网路主要是为工业现场自动化控制资料传输而建立。因此，它必须具有简单，使用方便，可靠高，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基地台价值一般都在百万元以上，而每个ZigBee设备却不到4000元。每个ZigBee网路节点不仅本身可以作为监控物件，例如其所连接的感测器直接进行资料获取和监控，还可以自动中转别的网路节点传过来的资料资料。除此之外，每一个ZigBee网路节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网路资讯中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。第三章平台传感器模块介绍本平台的传感器模块分为以下几种：1、人体红外线传感器模块（B110）2、SHT10温湿度传感器模块（A120）3、TGS813可燃性气体传感器模块（A130）4、二氧化碳传感器模块智能农业生产ZigBee平台子系统技术介绍45、火焰传感器模块（E180）6、光敏电阻传感器模块（B160）7、点对点ZigBee模块(ZB2530-01)8、继电器控制模块1、人体红外传感器模块（B110B110B110B110）产品特点：人体传感器，如图（1）所示。人体传感器一种可探测运动人体的红外热释感应器，由透镜、感光组件、感光电路组成。一旦人体是移动，感光组件可产生极化压差，感光电路发出有人的识别信号，达到探测运动人体的目的。此红外热释传感器可应用于人体感应控制方面，并实现红外防盗和红外控制一体化，扩大了人体红外热释传感器的应用范围。图（1）2、SHT15SHT15SHT15SHT15温湿度传感器模块（E160E160E160E160）产品特点：瑞士Sensirion公司推出的SHT15单片数字温湿度集成传感器，如图（10）所示，是采用CMOS智能农业生产ZigBee平台子系统技术介绍5过程微加工专利技术（CMOSenstechnology），确保产品具有极高的可靠性和出色的长期稳定性。该传感器由1个电容式聚合体测湿组件和1个能隙式测温组件组成，并与1个14位A/D转换器以及1个2-wire数字接口在单晶片中无缝结合，使得该产品具有功耗低、反应快、抗干扰能力强等优点。SHT15的主要特点如下：◆相对湿度和温度的测量兼有露点输出◆全部校准，数字输出◆接口简单（2-wire），响应速度快◆超低功耗，自动休眠◆出色的长期稳定性◆超小体积（表面贴装）◆测湿精度±2.0%RH，测温精度±0.3℃（25℃）图（2）3、TGS813TGS813TGS813TGS813可燃性气体传感器模块（A130A130A130A130）产品特点：可燃性气体传感器，如图（3）所示。可燃性气体传感器TGS822是一种Sn02半导体气体感测器，它用来侦测生物性的挥发性气体，它的电阻值随着大气所含的气体的增加而减少，这种电阻的减少现象，便是TGS822用来侦测气体的电气输出信号。其特性如下：☆对可燃性气体具有高灵敏度☆具有长时间之稳定及信赖度☆输出信号大，价格低图（3）4、二氧化碳传感器模块智能农业生产ZigBee平台子系统技术介绍6产品特点：二氧化碳传感器模块，如图（4）所示。二氧化碳传感器模块可广泛安装到家庭网络、通风系统、控制器、壁挂使用、机器人、汽车等，也可以应用于其他许多装置来控制空气质量。模块预留有易插拔插针，非常方便客户与其他设备连接使用；并且，输出接口多样（I2C、模拟量），易于传输读取，适合多种场合安装和拆卸。图（4）5、火焰传感器模块（E180）本产品能够探测火焰发出的波段范围分别为700—1100nm的短波近红外线(SW-NIR)，其主要特点为：1﹒双重输出组合，数位输出使得系统设计简化，更为简单；类比输出使得需要高精度的场合使用，更为精确。满足不同需求的场合使用。2﹒检测距离可调节，透过调节精密电位器，检测距离能够方便的调节。3﹒板载LED指示灯，指示感测器状态，除错跟方便。图（5）6、光敏电阻传感器模块（B160）产品特点：光敏电阻传感器，如图（1）所示。光敏电阻传感器是利用半导体的光电效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器；入射光强，电阻减小；入射光弱，电阻增大。常用的材料有硫化镉(cds)、晒化镉(cdse)与硫化铅(红外线侦测用)，当光照射于CDS或CDSE上时，光子撞击材料使价电子由原子轨道中释放出来转变为传导电子，使导电性增加而降低材智能农业生产ZigBee平台子系统技术介绍7料电阻。光敏电阻两端的电阻大小随入射光强度成反比关系。光敏电阻本身不会产生能量，因此必须外加电源来提供电流流动。光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器为硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器的阻值随入射光线（可见光）的强弱变化而变化，在黑暗条件下，它的阻值（暗阻）可达1~10M欧，在强光条件下，它阻值（亮阻）仅有几百至数千奥姆。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的回应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。图（6）7、点对点ZigBee模块(ZB2530-01)图（7）第四章Android/ZigBeeAndroid/ZigBeeAndroid/ZigBeeAndroid/ZigBee无线传感器平台软件介绍4-14-14-14-1WindowsWindowsWindowsWindows环境搭建安装Eclipse的开发环境需要JRE的支持，如果没有JRE，则启动Eclipse时会报告错误。在Windows上安装JRE/JDK非常简单，首先在Sun官方网站上下载JDK，网址为：，下载完后，点两下JDK安装档，打开安装精灵，然后按照预设的设置进行安装。默认的情况下JDK安装路径为：C:\ProgramFiles\Java。安装完成后还需配置JDK的环境变量，将JDK的bin文件的路C:\ProgramFiles\Java\jdk1.6.0_14\bin添加到Path中，右键打开“我的计算机”，依次选择“属性”-“高级”-“环境变量”选项，选择“系统变量”中的“PATH“选项，如下图所示：智能农业生产ZigBee平台子系统技术介绍8选编辑按钮，将JDK所在路径添加进入即可，句尾以分号结尾，如下图所示：智能农业生产ZigBee平台子系统技术介绍9配置完成后，依次点选确定。配置完成后，打开“开始”，选择“执行”，在出现的对话框中输入cmd命令，打开cmd窗口，在窗口输入命令：java–version，如果出现下图所示信息说明JDK安装成功。4-1.24-1.24-1.24-1.2安装EclipseEclipseEclipseEclipse安装好JDK后，就可以安装Eclipse了，打开Eclipse下载页面，网址为：，下载完成后，解压下载的压缩包档就可以使用。进入解压目录，可以看到一个名为eclipse.exe的可执行文件，点两下此档直接执行Eclipse，如果用户是第一次启动Eclipse，将会看到选择工作空间的提示，如下图所示：选择工作空间路径，然后点选“OK“按钮即可。4-1.34-1.34-1.34-1.3安装ADTADTADTADT打开ADT下载页面，下载ADT-0.9.6，网址为：智能农业生产ZigBee平台子系统技术介绍10。下载完成后，启动Eclipse，点选选择「HelpSoftwareUpdates」。进入如下图所示对话框：选择AvailableSoftware页面。然后点选AddSite按钮，然后在AddSite对话方块中输入ADT存放的路径，如下图所示：智能农业生产ZigBee平台子系统技术介绍11点选”OK”确定。然后勾选住DeveloperTools选项，点选Install安装。如下图所示：按照预设的设置进行安装，