基于ZIGBEE的传感器节点设计
ZigBee无线传感器网络的设计与实现
【 ｙｗｏｄ 】ｉＢ ｅ Ｗｉ ｌｓ ｅｓｒ ｅｗ ｒ； Ｃ ４ ０ ＡＲ Ｋｅ ｒｓＺｇ ｅ； ｒ ｅｓｓｎｏ ｔ ｏｋ Ｃ ２ ２ ； Ｍ７ ｅ ｎ
Ｚｇ ｅ ｉＢ ｅ网络 根 据 应 用 的需 要 可 以组 织 成 星 型 网 络 ， 可 以 组 织 成 也 无 线 传 感 器 网 络（ｉ ｌｓ ｓｎｏ ｅｗ ｒ， Ｎ 是 近 几 年 来 国 内外 ｗ ｒ ｅｓ ｅ ｓｒｎｔｏｋ ＷＳ ） ｅ 研 究 的热 点 ． Ｎ 引起 了 世 界 上 许 多 国 家 军 界 、 术 界 和 工业 界 的高 点 对 点 网 络 ． 图 １ 示 。 星 型 网 络 中 ， 有设 备 都 与 中心 设 备 Ｐ Ｎ ＷＳ 学 如 所 在 所 Ａ 度 重 视 ， 应 用 前景 十分 广 阔 。无 线 传 感 器 网络 是 指 由 大 量 无 处 不 在 网络 协调 器 通 信 。在 这 种 网络 中 ， 其 网络 协 调 器 一 般 使 用 持 续 电 力 系 统 的 ， 有 通信 与计 算 能 力 的微 小 传 感 器 节 点 密集 分 布在 监 控 区 域 内而 供 电 ， 具 而其 他 设 备 采 用 电池 供 电 。 星 型 网络 不 同 ， 对 点 网 络 只 要 彼 与 点 构 成 的 根 据 环境 自主完 成 指 定 任 务 的 自治 测 控 网络 系统 ［］ 目前 ， １。 １ ２ 在 此 都 在 对 方 的 无 线 辐 射 范 围之 内 ，任 何 两 个 设 备 之 间 都 可 以直 接 通 无 线 传 感 器 网络 中 ， 距 离 、 成 本 、 功 耗 的 ｚｇ ｅ 短 低 低 ｉ ｅ技 术 是 无 线 通 信 。 对 点 网 络也 需 要 网络 协 调 器 ， 责 实 现 管 理 链 路 状 态 信 息 ， Ｂ 点 负 认证
《2024年基于ZigBee技术的无线数据采集系统研究与设计》范文
《基于ZigBee技术的无线数据采集系统研究与设计》篇一一、引言随着物联网技术的快速发展，无线数据采集系统在各个领域的应用越来越广泛。
ZigBee技术作为一种低功耗、低成本、低复杂度的无线通信技术，在无线数据采集系统中得到了广泛应用。
本文旨在研究并设计一个基于ZigBee技术的无线数据采集系统，以实现对各类数据的快速、准确、可靠采集和传输。
二、系统概述基于ZigBee技术的无线数据采集系统主要由传感器节点、协调器以及上位机三部分组成。
传感器节点负责数据的采集和初步处理，通过ZigBee无线通信技术与协调器进行数据传输。
协调器负责接收传感器节点的数据，并将其通过有线或无线网络传输至上位机进行进一步处理和分析。
三、传感器节点设计传感器节点是无线数据采集系统的核心部分，其设计直接影响到系统的性能和稳定性。
传感器节点主要包括传感器模块、微控制器模块、ZigBee无线通信模块以及电源模块。
传感器模块负责数据的采集，可根据实际需求选择不同类型的传感器。
微控制器模块负责协调传感器模块和ZigBee无线通信模块的工作，并对数据进行初步处理。
ZigBee无线通信模块负责与协调器进行数据传输。
电源模块为整个节点提供稳定的电源。
四、协调器设计协调器是连接传感器节点和上位机的桥梁，其设计同样重要。
协调器主要包括ZigBee无线通信模块、数据处理模块以及与上位机的接口模块。
ZigBee无线通信模块负责接收传感器节点的数据。
数据处理模块对接收到的数据进行进一步处理，如滤波、去噪等。
与上位机的接口模块负责将处理后的数据传输至上位机进行进一步的分析和处理。
五、系统实现系统实现主要包括硬件设计和软件设计两部分。
硬件设计主要包括传感器节点和协调器的电路设计、元器件选型等。
软件设计主要包括传感器节点的数据采集和处理程序、ZigBee无线通信程序以及协调器的数据处理程序和与上位机的通信程序。
在硬件设计方面，需根据实际需求选择合适的元器件，并设计合理的电路以保证系统的稳定性和可靠性。
基于ZigBee协议多跳无线传感器网络设计
基于ZigBee协议的多跳无线传感器网络设计摘要：本文介绍了一种以zigbee协议为核心的多跳无线传感器网络设计，传感器节点处理器采用atmel公司的atmega128l芯片，无线通信采用chipcon公司的cc2420射频芯片，传感器采用数字湿度温度传感器sht10，对不同功能的节点采用不同的程序设计，成功实现数据在无线传感器网络节点间的多跳路由。
关键词：无线传感器网络；zigbee协议；多跳；协调器；路由器；终端设备中图分类号：tp79无线传感器网络（wsn，wirelesssensornetwork）是由多个节点组成的面向任务的无线自组织网络，它综合了无线通信技术，传感器技术，微机电技术，计算机网络技术等多学科的技术领域，借助各类传感器对检测目标进行数据采集，通过无线通信的方式把信息发送给观测者。
由于无线传感器网络具有不依赖有线基础设施，可以自组网和允许网络具有动态的拓扑结构等优点，特别适用于一些不适合人类直接参与的检测环境进行数据采集，因此无线传感器网络在军事、空间探索和灾难拯救等特殊领域有其得天独厚的技术优势，在环境、健康、家庭和其他商业领域有广阔的应用前景。
1 zigbee协议zigbee协议是一种建立在ieee802.15.4标准之上的短距离，低速率的无线通信协议，其中物理层和链路层由ieee802.15.定义，网络层和应用层由zigbee联盟规范。
与其他短距离无线通信技术相比，zigbee协议具有以下优点：（1）功耗低。
低功耗待机模式下，两节5号电池就可以是由6个月以上。
（2）具有3个无线收发器频段。
868mhz（欧盟）；902mhz（美国）；2.4ghz。
（3）网络容量大。
可支持6500个节点设备。
（4）采用csma-ca机制，有效的避免了数据发送时因碰撞产生的冲突。
（5）网络安全性高。
采用了密钥长度为128位的加密算法，对所传输的数据进行了加密算法，有效的保证了数据传输的有效性和安全性。
基于ZigBee技术中职无线传感器网络技术的课程设计
基于ZigBee技术中职无线传感器网络技术的课程设计【摘要】本文主要介绍了基于ZigBee技术中职无线传感器网络技术的课程设计。
首先从ZigBee技术和无线传感器网络的概述开始，然后探讨了ZigBee技术在无线传感器网络中的应用以及设计要点。
接着介绍了实验设计与实施、数据采集与处理以及系统性能评估等方面。
最后对课程设计进行总结，并展望了未来的研究方向。
通过本课程设计，学生将深入了解ZigBee技术在无线传感器网络中的应用，掌握相关实验与数据处理技能，提高系统性能评估能力。
这对培养学生的实践能力和解决问题的能力具有重要意义，也为未来无线传感器网络技术的发展奠定了基础。
【关键词】ZigBee技术, 无线传感器网络, 课程设计, 应用, 设计要点, 实验设计, 数据采集, 数据处理, 系统性能评估, 总结, 研究方向, 未来展望1. 引言1.1 ZigBee技术概述ZigBee技术是一种短距离、低功耗、低数据传输速率的无线通信技术，主要应用在物联网领域。
它采用IEEE 802.15.4标准，工作在2.4GHz频段，具有自组网、低功耗、低成本等特点。
ZigBee技术被广泛应用在智能家居、工业控制、智能建筑等领域，为传感器节点之间的通信提供了可靠的解决方案。
其网络拓扑结构包括星型、网状和混合型，具有灵活性和扩展性。
ZigBee技术在无线传感器网络中扮演着重要的角色，通过组建网络、数据传输和协调节点等功能，使得无线传感器网络能够实现远程监测、实时控制等应用。
其低功耗特性使得传感器节点可以长时间工作，适用于需要长期监测的环境。
ZigBee技术还具有良好的安全性和可靠性，能够保障传感器数据的安全传输。
ZigBee技术的应用在无线传感器网络中具有广阔的前景，可以提升传感网络的性能和稳定性，为各种应用场景提供可靠的支持。
1.2 无线传感器网络简介无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是由大量分布在空间中的微小传感器节点组成的网络，每个节点都能感知周围的环境，并能将采集到的数据通过无线通信传输到网络中。
基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的设计
式 ，这 种组 合 方式 的兼容 性 与芯 片之 间 的数 据 传输 可 靠 性强 ，而 且能 实现 节点 的更 微小 化和 极低 的功 耗 。
１１ 无 线 传 感 器 网 络 节 点 组 成 ．
离无 线通 信 。Ｚｇ ｅ 技 术 的 出现 就 弥 补 了低 成 本 、低 ｉＢ ｅ 功耗 和低 速率 无 线通 信市 场 的空 缺 ，大大 减少 资源 的
Ｚｇ ｅ 技 术是 在 Ｉ Ｅ ０ ．５ 协议 标 准 的 基 础 上 ｉ ｅ Ｂ Ｅ Ｅ８ ２１ ． ４ 扩展起 来 的 ，是 一种 短距 离 、低 功耗 、低 传输 速 率 的 无 线通 信技 术 。该 技术 主 要针 对低 速 率 传感 器 网络而
提 出 ，能够 满 足 小 型 化 、低 成 本 设 备 的无 线 联 网要 求 ，可 广泛应 用 于工业 、农 业 和 日常生 活 中 。 Ｚｇ ｅ 无 线 网络 根据 应 用 的 需要 可 以组 织成 星型 ｉＢ ｅ 网络 、 网状 网络 和 簇状 网络 三 中拓 扑结 构 。Ｚｇ ｅ 网 ｉＢ ｅ
匾露 翻
大 气 压 力 等 ：数 据 处 理 单 元 控 制 整 个 节 点 的处 理 操
作 、路 由协 议 、同步 定 位 、功 耗 管理 和任 务 管 理 等 ： 数 据传 输 单元 用 于与 其 他节 点进 行无 线 通信 、交换 控 制 消 息及 收发 采 集数 据 ：电源管 理单 元 选 通所 用 到 的
无线 收发模块
内进行发送 。协调 器会定期 以一 个标知 为信标帧 的超级 帧开始 发送 ，并且 希望 网络 中 的所 有节 点与此 帧 同步 。 在这个超级 帧中为每个节点分 配了一个特 定 的时 隙 ，在
该时隙 内允许节点 发送和接 收数 据 。超级 帧可能还 含有
基于CC2430的ZigBee无线传感网络节点的设计
； 瓣蠡
Ｊ ＣＨＥ Ｉ ＮＧＤＩ ＡＮＬＵ ＯＮＧＸＵＮ Ｔ
Ｖ １２ Ｎ ． ０． ９ ｏ４ Ｄ ｅ ２ １ ｅ ．０ １
基 于 Ｃ ２３ Ｃ ４ ０的 Ｚｇ ｅ 线 传 感 网络 节点 的设 计 ｉＢ ｅ无
梁伟 明 曹 彪
引 言
随着无线通信、 集成 电路、 传感器 以及微机电 系统等技术 的飞速发展和 日益成熟 ， 传感器信息 获取技术已经从过去的单一化逐渐向集成化 、 微
靠 。为推动 Ｚ Ｂ ｅ ｉ ｅ 技术 的发展 ， ｈ ｃｎ Ｅ ｂｒ ｇ Ｃ ｉ ｏ 、 ｍ ｅ、 ｐ
Ｆ ｅ ｓ ａｅ ｒ ｅ ｃ ｌ 、Ｈｏ ｅ ｗｅ Ｍｉ ｕ ｉｈ Ｍｏ ｏ ａａ ｈ ｌ ｓ ｎｙ ￣ ｓ ｂｓ ｉ ｔ ｔｒ ｌ 、Ｐ ｉ ｐ ｉ
给观 察者 。基 于 Ｚｇ ｅ 协 议 、 Ｃ ２ ３ 频芯 片为核 心 的硬 件设 计方 法 ， ｉＢ ｅ 以 Ｃ ４ ０射 实现 了一 个基 于 Ｚｇｅ ｉ ｅ的无 ｂ 线传 感 器 网络 节点硬 件平 台 的开发 。 关键 词 无线传 感 器网络 Ｚｇ ｅ Ｃ ２３ ｉＢｅ Ｃ ４０
２ 无线传感器 网络介 绍
无线传感器网络是一种无中心节点的全分布 网络。通过随机投放的方式 ， 众多传感器节点被 密集部署在监控区域。这些传感器节点集成有传
感器、 数据处理单元和通信模块， 它们通过无线信 道相连 ， 自组织地构成 网络系统。传感器节点利
近年来 ， 无线传感器 网络被广泛 的应用在预防医
部的数据交的技术提案。它有 自己的无线电标准 ， 在数 千个微小的传感器之间相互协调实现通信。这些 传感器只需要很少的能量 ， 以接力 的方式通过无
基于zigbee的课程设计
基于zigbee的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生了解并掌握Zigbee无线通信技术的基本原理和应用场景。
2. 使学生了解Zigbee协议栈的架构和关键参数配置。
3. 帮助学生掌握基于Zigbee的传感器网络节点的设计与实现。
技能目标：1. 培养学生运用Zigbee模块进行无线数据传输的能力。
2. 培养学生设计和搭建基于Zigbee的传感器网络系统的实际操作能力。
3. 提高学生分析并解决Zigbee通信过程中问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网技术的兴趣和热爱，激发学生探索新技术的好奇心。
2. 培养学生的团队合作意识，提高学生在团队项目中的沟通与协作能力。
3. 引导学生关注无线通信技术在日常生活中的应用，认识到科技对社会发展的积极作用。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合当前物联网技术的发展趋势，以Zigbee技术为核心，培养学生的实际操作能力和创新意识。
学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对新兴技术充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生在实际操作中发现问题、解决问题，提高学生的动手能力和技术应用能力。
通过课程学习，使学生能够达到课程目标所设定的具体学习成果。
二、教学内容1. Zigbee技术概述：介绍Zigbee技术的起源、发展历程、主要特点和应用领域，使学生建立对Zigbee技术的基本认识。
教材章节：第一章《无线传感网络概述》2. Zigbee协议栈：讲解Zigbee协议栈的架构、关键层及其功能，分析Zigbee协议参数配置方法。
教材章节：第二章《Zigbee协议栈》3. Zigbee硬件设计：介绍Zigbee模块硬件设计方法，包括传感器接口设计、电源管理、天线设计等。
教材章节：第三章《Zigbee硬件设计》4. Zigbee软件开发：讲解Zigbee软件开发流程，分析Zigbee协议栈编程方法，介绍常见的编程工具和调试技巧。
基于zigbee的无线传感器网络节点设计
传感器节点一般由数据采集单元、数据处理单元和数据传输单元以及电源管理单元等模块组成[5]。节点硬件结构由图2所示。微处理器ATmega128通过SPI总线和一些离散控制信号与RF收发芯片CC2430进行通信。
图2 传感器网络节点组成框图
CC2430外围电路。CC2430内部使用1.8V工作电压，适合于电池供电的设备，外部数字I/O接口使用3.3V电压，这样可以保持和 3.3V逻辑器件的兼容型。它在片上集成了一个自流稳压器，能够把3.3V电压转化成1.8V电压。这样对于只有3.3 V电源的设备，不需要额外的电压转换电路就能正常工作。图3 CC2430芯片外围电路
RF CC2430CC2430芯片[4]以强大的集成开发环境作为支持，内部线路的交互式调试以遵从IDE的IAR工业标准为支持，得到嵌人式机构很高的认可。它结合Chipcon公司全球先进的ZigBee协议栈、工具包和参考设计，展示了领先的ZigBee解决方案。其产品广泛应用于汽车、工控系统和无线传感器网络无线传感器网络等领域，同时也适用于ZigBee之外2. 4GHz频率的其他设备。
本文来源于与非网
基于zigbee的无线传感器网络节点设计
一、引言
ZigBeeZigBee[2]是一种基于 IEEE802.15.4规范的无线技术。它具有在802.15.4规范上创建的安全和应用层接口、工作于免授权的2.4GHz频段、以年计算的超低电池寿命、极大可伸缩的网络和星型网络拓扑（每个主设备可支持4万多个节点）等诸多优点，在国防军事、工业控制、消费性电子设备等领域有很大的发展空间 [3]。
二、硬件设计
1、芯片无线收发模块内部结构
CC2430芯片的内部结构。天线接收的射频信号经过低噪声放大器和I/Q下变频处理后，中频信号只有2MHz，此混合I/Q信号经过滤波、放大、AD变换、自动增益控制、数字解调和解扩，最终恢复出传输的正确数据。
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结束
指示灯子程序流程图
开始 指示灯初始化
接收控制改变指示 灯的状态
结束
ZigBee协议栈的构成
应用程序框架（AF）
ZIGBEE设备对象ZDO
应用程序支持子层（APS）
物理层（PHY）
网络层（NWK）
介质访问控制层（MAC）
物理层（PHY）
发送函数
afAddrType_t my_DstAddr; my_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)Addr16Bit; my_DstAddr.endPoint = GENERICAPP_ENDPOINT; my_DstAddr.addr.shortAddr = 0x0000;
基于ZigBee的传感器节点设计
学生：韩辉 指导老师：梁毓明
ZigBee的简要介绍
Zigbee的主要技术特点：低成本、低功耗、 低速率、短延时、近距离、高安全、高容 量以及免执照频段 ZigBee应用方面：家庭和楼宇网络 、工业控 制、医疗监护、电信应用、智能家庭、自 动抄表和传感器网络应用等。
系统模块框图
AF_DataRequest ( &my_DstAddr,&GenericApp_epDesc, GENERICAPP_CLUSTERID, sizeof(nwkbuf), (uint8 *)&nwkbuf, &GenericApp_TransID, AF_DISCV_ROUTE, AF_DEFAULT_RADIUS );
接收新事件处理代码
switch( MSGpkt->hdr.event ) { case AF_INCOMING_MSG_CMD:/*新的事件*/ GenericApp_MessageMSGCB( MSGpkt ); break; case ZDO_STATE_CHANGE:/*建立网络*/ GenericApp_NwkState = (devStates_t)(MSGpkt->hdr.status); if(GenericApp_NwkState == DEV_ZB_COORD) { osal_set_event(GenericApp_TaskID,SEND_DATA_EVENT); } break; default: break;
指示灯变化
结束
路由器、终端节点流程图
开始 初始化 N 加入网络 Y N N 接收新事件 Y 发送温度数据 按键按下 Y 发送网络地址
指示灯变化
指示灯变化
结束
开始
温 度 检 测 子 程 序 流 程 图
配置AD端口， AD初始化
选择AD通道和 启动AD转换
开始转换
转换完成
N
Y
温度数据处理
存入CC2530
未上电时的实物图
上电后整个网络的实物图
各个网络地址信息图
网络地址以及对应温度信息
所有节点网络地址与对应温度信息
谢谢各位老师的指导点评
指示模块
电源模块
按键模块
CC2530
温度模块
上位机模块
CC2530微控制器
按键电路设计
指示灯电路的设计
电源电路设计
串口电路设计
协调器流程图
开始 初始化 N 建立网络 Y 按键按下 Y 温度数据采集 上位机显示 无线发送温度 数据 N
N
上位机发送 网络地址 YN来自接收新事件 Y上位机显示网络 地址 指示灯变化