基于ZigBee无线组网的微型气象站设计

领域设计的无线通信技术标准，工作在2.4 GHz频段，该频段是全球统一不需要申请的免费频道。同时，每个ZigBee网络节点可以连接三十多个传感器和受控设备。CC2530芯片集成了8051单片机内核和CC2520射频芯片的系统芯片，支持低功耗模式。本文选用的是CC2530F256，该芯片集成了256 KB可编程闪存和8 KB RAM，具有各种供电方式下的数据保持能力，并且包含了8路可配置的12位ADC、1个通用的16位定时器和2个8位定时器，以及21个可编程的I/O口，具有极高的灵敏度和抗干扰能力[9]。此外，CC2530芯片只需要极少的外接原件即可形成一个应用系统。因此，基于ZigBee技术的无线传感器网络构建简单，成本低。
　　3 软件设计
　　3.1 PC机控制中心功能设计
　　微型气象站监测系统中的各种传感器采集的数据最终都要传输到PC机的中央处理单元，对数据进行分析、管理和显示，因此，PC机的控制中心平台应包括初始化、数据采集、组网和数据显示等功能。具体框架如图3所示。
　　初始化模块用来初始化I/O接口和ZigBee节点，组网模块根据网络的拓扑架构搭建系统需要的传感器网络。数据采集模块主要用来设定气象数据采集的方式，并完成数据的处理和发送，显示模块把采集到的数据直观的显示出来，以便于分析和管理。
　　3.2 组建网络
　　在组网之前要对每个ZigBee节点进行配置，节点的初始配置在PC机的控制中心进行，传感器连接到PC机，把初始配置信息写入每个节点，确定设备的类型，协调器通过设备对象层向网络层发送网络形成要求，获取16位短地址，网络建成。终端设备发送网络发现请求，收到网络发现确认后，发送加入网络请求，获取16位短地址。然后发送IEEE地址请求，当被确认后，即完成了绑定。如果要实现多点通信就是将多个终端与协调器绑定，即实现了组网过程。简而言之，ZigBee无线网络的软件流程主要包括设备的初始化，建立网络，加入网络，采集数据，发送数据，接收数据，并将数据传输给PC机等。ZigBee协调器程序流程图如图4所示，终端设备程序流程如图5所示。
　　从程序流程图可以看出，本设计中使系统工作在休眠状态可以降低无线传感器的功耗，并定期由定时器进行唤醒，通过缩短系统工作时间来达到降低系统功耗的目的。
　　4 测试结果
　　为了测试所设计的微型气象站系统的效果，在校园内比较开阔的地方安装放置了本论文设计的微型气象站，并定期进行数据采集，测试结果是各种气象元素的数值，如表1所示。同时，在表1列出了来自气象局的各种气