zigbee硬件设计
基于ZigBee的无线控制系统软硬件设计综述
基于ZigBee的无线网络控制系统软硬件设计摘要ZigBee技术因其网络投资少，安全级高，功耗低，组网方便等原因已被广泛用于传感器和自动控制领域。
此次课设从控制系统硬件入手，分别对无线模块、控制模块和电源模块进行了设计，开发出了可用PC操作的无线控制系统。
工作首先从无线控制模块的硬件入手，分别对无线模块、电源模块、传感器模块等进行了硬件设计。
无线收发部分基于ZigBee技术并选用了TI的CC2530芯片，综合考虑高频电路的设计原则及低成本原则，采用双层板设计，开发了符合该项目应用的无线模块，具有很强的抗干扰性能。
电源模块以电池和USB供电相结合，以转换高效性为原则进行了电源转换电路设计，以单输入，双电压输出的形式分别为无线模块与传感器模块提供稳压电源。
在实验室条件下，分别针对温度传感器、继电器进行了信号处理电路的设计。
在选型上综合考虑了功耗、成本、检测精度、控制可靠性等各方面因素。
硬件设计完成后，针对不同节点类型进行了协议栈应用程序开发，分别实现了点对点通信、星形传感器网络拓扑及网络拓扑形式；针对不同模块进行了信号采集程序设计。
通过对无线通信模块、电源模块、传感器模块以及相应节点程序的有序结合，完成了包括软硬件在内的整个节点的设计。
并以应用实例验证了程序的可靠性以及各传感器节点硬件电路设计的稳定可靠性。
另外，也分别对点对点通信及网状网络拓扑形式进行了硬件完成后对ZigBee协议栈进行了开发。
最后用VS2013进行了PC端控制软件的开发，设计出了简单的控制界面，软件通过串口与协调器进行通信，从而控制无线节点进行工作。
关键词：无线网、ZigBee、协调器、终端节点、客户端程序目录基于ZigBee的无线网络控制系统软硬件设计 (1)一、技术现状及课设主要工作 (3)1.1技术现状 (3)1.2课设主要工作 (3)二、方案研究及其关键技术 (3)2.1各种相关方案的比较 (3)2.1.1蓝牙技术 (3)2.1.2无线保真技术 (4)2.1.3超宽带技术 (4)2.1.4ZigBee技术 (5)2.2方案的选定及其关键技术 (7)2.3课设中涉及的关键技术 (7)三、ZigBee各节点的硬件平台设计 (8)3.1无线通信芯片参数 (8)3.2 系统设计及其框图 (12)3.3各节点硬件平台设计 (12)3.3.1电源模块设计 (13)3.3.2继电器模块设计 (14)3.3.3CC2530模块设计 (14)四、ZigBee各节点软件开发 (16)4.1开环境简介 (16)4.2 ZigBee2007协议简介 (17)4.3控制节点程序的开发 (19)4.3.1网络拓扑结构 (19)4.3.2网络拓扑及其系统开发 (19)五、上位机软件的开发 (21)5.1开发工具简介 (21)5.2控制软件简介 (21)六、系统的测试 (24)总结 (27)参考文献 (28)附录 (29)致谢 (30)一、技术现状及课设主要工作1.1技术现状现有控制系统大多采用有线网络系统，有线网络系统不仅施工困难、成本高、而且灵活性差、浪费现象严重。
《2024年ZigBee技术下的智能家居系统设计》范文
《ZigBee技术下的智能家居系统设计》篇一一、引言随着科技的飞速发展，智能家居系统逐渐成为现代家庭生活的重要组成部分。
为了实现家居环境的智能化、网络化和自动化，我们需要采用先进的无线通信技术来连接各种家居设备。
ZigBee 技术作为一种低功耗、低成本、可组网的无线通信技术，为智能家居系统的设计提供了可能。
本文将介绍ZigBee技术下的智能家居系统设计，包括系统架构、硬件设计、软件设计以及应用前景等方面。
二、系统架构设计智能家居系统架构主要包括感知层、网络层和应用层。
感知层通过各类传感器和执行器收集家居环境信息，如温度、湿度、光照等。
网络层采用ZigBee技术实现设备间的无线通信，将感知层收集到的信息传输至应用层。
应用层负责处理信息并做出相应决策，以实现对家居环境的智能控制。
三、硬件设计1. 传感器与执行器：传感器负责收集家居环境信息，如温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等。
执行器则根据系统指令对家居设备进行控制，如智能照明系统、智能空调等。
2. ZigBee模块：采用符合ZigBee标准的无线通信模块，如CC2530芯片等。
模块具备低功耗、低成本、可组网等特点，实现设备间的无线通信。
3. 控制器：控制器是智能家居系统的核心部件，负责处理传感器和执行器的信息，以及与ZigBee模块进行通信。
可采用高性能的微控制器或单片机作为控制器。
四、软件设计1. 操作系统：采用嵌入式操作系统，如Linux或RTOS等，以实现对家居设备的智能控制和管理。
2. 通信协议：采用ZigBee协议栈作为无线通信协议，实现设备间的数据传输和通信。
3. 应用程序：开发智能家居系统的应用程序，包括用户界面、控制逻辑等。
用户界面应具备友好的交互体验，方便用户进行操作和控制。
控制逻辑则根据用户需求和家居环境信息做出相应决策，以实现对家居设备的智能控制。
五、应用前景ZigBee技术下的智能家居系统具有广阔的应用前景。
首先，它可以实现家居设备的智能化控制和管理，提高家居生活的舒适度和便利性。
基于CC2530的Zigbee无线传感网络的设计与实现
基于CC2530的Zigbee无线传感网络的设计与实现二、硬件设计1. CC2530芯片CC2530是德州仪器（TI）公司推出的一款具有Zigbee通信功能的片上系统（SoC）芯片，集成了802.15.4无线通信功能以及8051微控制器。
CC2530具有低功耗、快速响应、可靠性高等特点，适合用于构建Zigbee传感网络。
2. 传感器节点传感器节点是Zigbee网络中的重要组成部分，它可以通过各种传感器采集环境信息，并通过无线网络发送到协调器节点。
传感器节点通常包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器等，以满足不同的监测需求。
3. 协调器节点协调器节点是Zigbee网络中的核心节点，负责网络管理、数据协调、安全认证等功能。
在本设计中，我们选择CC2530作为协调器节点的芯片，通过其内置的Zigbee功能实现网络连接和数据传输。
4. 网络拓扑在设计Zigbee无线传感网络时，需要考虑网络拓扑结构，一般可以选择星型、网状或者混合型拓扑结构。
根据实际应用需求，可以灵活选择合适的网络拓扑结构。
三、软件开发1. Zigbee协议栈在基于CC2530的Zigbee无线传感网络中，需要使用Zigbee协议栈来实现Zigbee协议的各层功能，包括PHY层、MAC层、网络层和应用层等。
TI 公司提供了针对CC2530芯片的Z-Stack协议栈，可以帮助开发者快速实现Zigbee通信功能。
2. 网络配置在软件开发过程中，需要对Zigbee网络进行配置，包括节点连接、网络路由、数据传输等方面。
通过Z-Stack协议栈提供的API接口，可以方便地进行网络配置和管理。
3. 数据处理在传感节点和协调器节点之间，需要进行数据的采集、传输和处理。
通过Z-Stack提供的数据传输接口和协议栈功能，可以实现传感数据的采集和传输，以及协调器节点的数据处理和分发。
3. 安全认证在Zigbee网络中，安全认证是至关重要的一环。
通过Z-Stack协议栈提供的安全认证接口，可以实现节点之间的安全通信，保障网络数据的安全性。
基于ZigBee的环境测控硬件设计答辩
ZigBee无线通讯模块
采用CC2530+CC2591模块，所用天线为SMA天线 CC2530结合了领先的RF收収器的优良性能，业界标准的增强型 8051CPU，系统内可编程闪存，8KB RAM.在本设计中，CC2530 起到了控制器和存储器的功能。 CC2591集成了功率放大器，LNA，开关，RF匹配和巴伦。在本 设计中，主要是利用其强大的功率放大功能。 CC2530+CC2591模块原理图：
基于ZigBee的粮仓环境测控 硬件设计
学 生：贺璧
学科与业：测控技术不仪器（精密仪器） 指导老师：陈良洲
主要内容
研究背景不目的 硬件解决方案 ZigBee无线通讯模块 粮仓照明PWM调光模块 粮仓内光强测量 粮堆测温模块 粮仓内测湿模块 遮阳布电机控制 粮仓抽湿机不空调控制 PCB制板 总结 致谢
硬件解决方案
采用CC2530+CC2591模块来构成ZigBee无线传感网络 节点，通过节点间的相互协调通信。通过空调和DS18B20测 温模块的协调，抽湿机和HS1101测湿模块的协调，遮阳布电 机不PWM调光模块以及TSL2561测光腔模块的协调，来使粮 仓内的温湿度、光照度满足一定的要求.从而达到绿色储粮的 要求。
采用了一个ULN2003对电机驱动。遮阳布硬件连接见下图：
粮仓抽湿机与空调控制
本设计采用CC2530控制交流继电器来控制抽湿机和空调。其中 用到了光电耦合器MOC3041，其作用是触収双向晶闸管T以及隔 离单片机系统和接触器系统。硬件连接如图
粮仓抽湿机不空调控制
P0.0输出低电平时，MOC3041的输出端引脚4、6之间的电压稍 过零时，其内部的双向晶闸管导通，从而触収其外部的双向晶闸 管T导通，接触器C吸合。 P1.0输出高电平时，MOC3041内部晶闸管关断，从而使 MOC3041外部双向晶闸管T关断，接触器C释放。 MOC3041内部带有过零控制电路，因此双向晶闸管T工作在过零 触収方式。接触器动作时，电源电压较低，这时接通用电器，对 电源的影响较小。
《2024年基于Zigbee与以太网的智能家居系统设计》范文
《基于Zigbee与以太网的智能家居系统设计》篇一一、引言随着科技的进步和人们生活品质的提高，智能家居系统已成为现代家庭不可或缺的一部分。
本文将介绍一种基于Zigbee与以太网的智能家居系统设计，旨在通过无线通信技术实现家庭设备的智能化管理和控制。
该系统设计具有高度的灵活性和可扩展性，能够满足不同用户的需求。
二、系统架构设计1. 硬件架构本系统硬件架构主要包括Zigbee无线通信模块、以太网通信模块、各类智能家居设备以及中央控制器。
其中，Zigbee无线通信模块负责设备间的短距离无线通信，以太网通信模块则负责与外部网络进行连接。
各类智能家居设备如灯光、空调、窗帘等通过接口与中央控制器相连。
2. 软件架构软件架构包括Zigbee通信协议、以太网通信协议以及智能家居系统控制软件。
Zigbee通信协议负责设备间的数据传输，以太网通信协议则负责与外部网络的连接和数据交换。
智能家居系统控制软件负责设备的控制和管理，实现用户界面的友好交互。
三、Zigbee通信技术Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信技术，具有低功耗、低成本、高可靠性等特点。
在智能家居系统中，Zigbee技术主要用于实现设备间的短距离无线通信，如灯光、空调等设备的控制。
通过Zigbee技术，设备之间的通信更加便捷，提高了系统的灵活性和可扩展性。
四、以太网通信技术以太网是一种广泛应用于局域网和广域网的通信技术，具有高速、稳定、兼容性好等特点。
在智能家居系统中，以太网技术主要用于实现系统与外部网络的连接，如与智能手机的远程控制、与云平台的数据交换等。
通过以太网技术，用户可以实时掌握家中的设备情况，实现远程控制和智能管理。
五、系统功能与设计流程1. 系统功能本系统功能包括设备控制、场景设置、定时任务、远程控制等。
用户可以通过手机APP、触摸屏等方式对家中的设备进行控制和管理，实现智能化生活。
同时，系统还支持场景设置和定时任务功能，用户可以根据需求设置不同的场景和定时任务，提高生活的便利性和舒适度。
MT-ZigBee硬件平台的设计
MT-ZigBee硬件平台的设计0 引言ZigBee技术是一种具有统一技术标准的短距离、低速率的无线通信技术，其物理层和媒体访问控制层协议为IEEE 802．15．4协议标准，网络层由ZigBee技术联盟制定，应用层的开发根据用户的实际应用需求，对其进行开发设计。
在设计开发ZigBee协议之前必须要有相应硬件平台的支撑，这里为ZigBee协议栈的实现提供了相应的硬件平台设计。
在此主要介绍了MT- ZigBee硬件平台的设计与各硬件模块的测试。
硬件平台的设计主要包括硬件平台的选型、ZigBee控制电路的硬件设计和ZigBee射频电路部分的硬件设计；硬件平台的测试主要包括各个硬件模块的测试。
1 ZigBee硬件方案在ZigBee技术联盟中，Freescale，TI，Chipeon，Philips等公司都是ZigBee标准制订的先驱。
在射频收发芯片方面，主要有FreesealeFreeseale公司的MC13192MC13192，MC13193和Chipeon公Chipeon公司的CC2420CC2420，CC2430所提供的两大解决方案。
下面简单比对这两种可选的硬件开发方案。
Freescale公司面向ZigBee技术推出了完整的硬件解决方案，其中主要包括MC13192，MC13193射频(Radio Frequenee，RF)收发芯片；与RF端相配套的低功耗HCS08核MCU；相关的传感器等。
MC13192，MC13193是符合IEEE 802．15．4标准的射频数据调制解调器，它工作在2．4 GHz频段下，与MCU通过标准的4线SPI接口通信，采用16个射频通道，数据速率为250 Kb／s。
与HCS08核MCU配套使用，可提供低成本、低功耗、经济高效的ZigBee硬件平台方案。
挪威半导体公司Chipcon推出的CC2430 射频芯片是全球首颗符合ZigBee技术标准的2．4 GHz射频芯片，它沿用了CC2420的架构。
基于ZigBee的瓦斯无线监测系统硬件设计
应用设计：通信
一
基于 Ｚ ｅ 的瓦斯无线监测系统 ｉＢ ｅ ｇ 硬件设计
中北大学教 育部仪器科学 与动态测试 重点实验 室 吴 呈瑜 孙运强
本 文提 出 ７一种 基于Ｚｇ ｅ ｌ 煤矿 瓦斯 无线监 测 系统 的设 ｉＢ ｅ ］ ￣ 计方案． 系统 主要 包括 Ｚｇ ｅ 节点 和 Ｚｇ ｅ 基站 节 点 ．利用 Ｔ ｉ ｅ Ｂ ｉＢ ｅ ｜
能和实 际可行性 ，从而 给煤矿生产 工作
引 言
—
Ｅ—Ｆ—Ｚ ｇ ｅ 基站 节点 ， ｉＢ ｅ 也还 有其
随 着 计 算机 和 无 线 通 信技 术 的 发 的顺利进 行提供一定 的保障 ，为矿 井的 他几种冗 余的路径 。
展 ，计算机 、无线通 信技术 已经 开始应 防灾 、减 灾以及提高生 产效率方面 发挥 用于 矿井安全和 生产监测 ，广泛 涉及到 计算 机应用技术 、无线通 信技术 、传感 器技 术 、 信息传输 技术 、 电气防爆技术 、 煤矿 瓦斯 无线监测 系统 整体设计
ＭＳ ４ ０ ４ Ｐ ３ Ｆ１ ９处理器 自身具 有 Ａ／ Ｄ功 集数据 ，提 供 Ｓ Ｉ 口与 ＭＳ ４ ０ ４ Ｐ接 Ｐ ３ Ｆ１９
器 ，由两节 １ ５ ．Ｖ碱性 电池 组成。
① ＭＳ ４０ ４ 块 Ｐ ３ Ｆ１９模 ＭＳ ４０ ４ 模块 ， ＭＣ 模块 ， Ｐ ３ Ｆ１９ 即 Ｕ
采 用 Ｔ 公 司 的 Ｍ Ｓ ４ ０ ４ ，如 图 ２ Ｉ Ｐ ３ Ｆ１９ 所
示 。Ｔ 公 司的ＭＳ ４ ０系列单片机是 一 Ｉ Ｐ３ 种超 低功耗 的混 合信号控 制器 ，能够 在 低 电压下以超 低功耗状态 工作 ；其控 制 器具 有强大的处理能 力和丰富的 片内外 设 ；带 Ｆ ＡＳ 存储 器的单片机还可 以 Ｌ Ｈ
完整智能家居zigbee系统方案，代码和硬件电路设计等
完整智能家居zigbee系统⽅案，代码和硬件电路设计等
本压缩包中包含zigbee⽹络层的所有设计⽅案，包括原理图，PCB，以及实现的zigbee程序，包含的设备有，插座，单路开关，双路开关，中继器，以及zigbee主机的设计。
1、原理图包含：zigbee主机，中继器，插座，单路开关，双路开关的zigbee模块原理图，以及对应的供电底板原理图。
2、PCB包含：zigbee主机，中继器，插座，单路开关，双路开关的zigbee模块PCB，以及对应的供电底板的PCB。
3、程序包含：主机程序，中继程序，插座程序，但双路开关程序，程序包含了低功耗，休眠机制，做了能量检测和信道扫描，⾃动调频机制，可以有效的避开wifi的⼲扰提⾼系统的稳定系，zigbee⽹络进⾏了加密，可以起到保护个⼈信息的⽬的，同时整个⽹络可以加载70---100个节点稳定⼯作，⼀般不会出现掉⽹现象，就算偶尔有掉⽹也能迅速⾃动重现链接上⽹络。
4、⽂档包含：设计说明⽂档，测试⽂档，测试报告，通讯协议，使⽤说明⽂档等⽂档
5、外购模块相关资料
6、安装建议⽂档。
以上为部分内容截图。
《2024年ZigBee技术下的智能家居系统设计》范文
《ZigBee技术下的智能家居系统设计》篇一一、引言随着科技的不断进步，智能家居系统已经成为现代生活的重要组成部分。
ZigBee技术以其低功耗、低成本、高可靠性的特点，在智能家居系统中得到了广泛应用。
本文将详细介绍ZigBee技术下的智能家居系统设计，包括系统架构、硬件设计、软件设计以及实际应用等方面。
二、系统架构设计智能家居系统架构主要包括感知层、网络层和应用层。
感知层负责采集家居环境中的各种信息，如温度、湿度、光照等；网络层负责将这些信息通过ZigBee无线网络传输到应用层；应用层则负责处理这些信息，并根据需要控制家居设备。
三、硬件设计1. 传感器节点：传感器节点是智能家居系统的核心组成部分，负责采集家居环境中的各种信息。
这些节点通常采用ZigBee无线通信模块，以便与其他节点进行通信。
此外，传感器节点还需要配备相应的传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
2. 控制器：控制器是智能家居系统的核心控制单元，负责处理传感器节点的信息，并根据需要控制家居设备。
控制器通常采用嵌入式系统，具有低功耗、高性能、高可靠性等特点。
3. 家居设备：家居设备是智能家居系统的执行单元，包括灯光、空调、窗帘等。
这些设备需要配备ZigBee无线通信模块，以便与控制器进行通信。
四、软件设计1. 协议栈：ZigBee协议栈是智能家居系统的核心软件，负责实现无线通信功能。
协议栈采用分层设计，包括物理层、MAC层、网络层和应用层等。
其中，物理层负责实现无线信号的收发功能；MAC层负责实现数据传输的可靠性；网络层负责实现节点之间的通信；应用层则负责处理应用相关的功能。
2. 应用程序：应用程序是智能家居系统的用户界面，负责与用户进行交互。
应用程序需要采用图形化界面，以便用户能够方便地控制家居设备。
此外，应用程序还需要提供丰富的功能，如远程控制、定时控制、场景控制等。
五、实际应用智能家居系统可以广泛应用于家庭、酒店、办公场所等场景。
zigbee硬件设计
引言当今世界通信技术迅猛发展，ZigBee作为一种新兴的短距离无线通信技术，正有力地推动着低速率无线个人区域网络LR-WPAN(Low-Rate Wireless Personal Area Network)的发展。
ZigBee是基于IEEE 802.15.4标准的应用于无线监测与控制应用的全球性无线通信标准，强调简单易用、近距离、低速率、低功耗(长电池寿命)且极廉价的市场定位，可以广泛应用于工业控制、家庭自动化、医疗护理、智能农业、消费类电子和远程控制等领域。
并且，基于ZigBee技术的网络特征与无线传感器网络存在很多相似之处，故很多研究机构已经把它作为无线传感器网络的无线通信平台。
目前在蓝牙技术复杂，应用系统费用高，功耗高，供电电池寿命短，且还无法突破价格瓶颈的情况下，ZigBee技术无疑将拥有广阔的应用前景。
1 ZigBee的结构体系相对于其他无线通信标准，ZigBee协议栈显得更为紧凑和简单。
如图1所示，ZigBee 协议栈的体系结构由底层硬件模块、中间协议层和高端应用层3部分组成。
ZigBee协议栈体系1.1 底层硬件模块底层硬件模块是ZigBee技术的核心模块，所有嵌入ZigBee技术的设备都必须包括底层模块。
它主要由射频RF(Radio-Frequency)、ZigBee无线RF收发器和底层控制模块组成。
ZigBee标准协议定义了两个物理层(PHY)标准，分别是2.4 GHz物理层和868／915 MHz 物理层。
两个物理层都基于直接序列扩频DSSS技术，使用相同的物理层数据包格式；区别在于工作频率、调制方式、信号处理过程和传输速率。
底层控制模块定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。
物理层数据服务从无线物理信道上收发数据；物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。
数据服务主要包括：激活和休眠射频收发器，收发数据，信道能量检测，链路质量指示和空闲信道评估。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
引言当今世界通信技术迅猛发展，ZigBee作为一种新兴的短距离无线通信技术，正有力地推动着低速率无线个人区域网络LR-WPAN(Low-Rate Wireless Personal Area Network)的发展。
ZigBee是基于IEEE 802.15.4标准的应用于无线监测与控制应用的全球性无线通信标准，强调简单易用、近距离、低速率、低功耗(长电池寿命)且极廉价的市场定位，可以广泛应用于工业控制、家庭自动化、医疗护理、智能农业、消费类电子和远程控制等领域。
并且，基于ZigBee技术的网络特征与无线传感器网络存在很多相似之处，故很多研究机构已经把它作为无线传感器网络的无线通信平台。
目前在蓝牙技术复杂，应用系统费用高，功耗高，供电电池寿命短，且还无法突破价格瓶颈的情况下，ZigBee技术无疑将拥有广阔的应用前景。
1 ZigBee的结构体系相对于其他无线通信标准，ZigBee协议栈显得更为紧凑和简单。
如图1所示，ZigBee协议栈的体系结构由底层硬件模块、中间协议层和高端应用层3部分组成。
ZigBee协议栈体系1.1 底层硬件模块底层硬件模块是ZigBee技术的核心模块，所有嵌入ZigBee技术的设备都必须包括底层模块。
它主要由射频RF(Radio-Frequency)、ZigBee无线RF收发器和底层控制模块组成。
ZigBee标准协议定义了两个物理层(PHY)标准，分别是2.4 GHz物理层和868／915 MHz物理层。
两个物理层都基于直接序列扩频DSSS技术，使用相同的物理层数据包格式；区别在于工作频率、调制方式、信号处理过程和传输速率。
底层控制模块定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。
物理层数据服务从无线物理信道上收发数据；物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。
数据服务主要包括：激活和休眠射频收发器，收发数据，信道能量检测，链路质量指示和空闲信道评估。
信道能量检测：为网络层提供信道选择依据。
它主要测量目标信道中接收信号的功率强度，由于这个检测本身不需要进行解码操作，所以检测结果是有效信号功率和噪声信号功率之和。
链路质量指示：为MAC层或者应用层提供接收数据帧时无线信号的强度和质量信息。
与信道能量检测不同的是，它要对信号进行解码，生成一个信噪比指标。
这个信噪比指标和物理层数据单元一起提交给上层处理。
空闲信道评估：判断信道是否空闲。
ZigBee协议标准定义了3种空闲信道评估模式：第一种是判断信道的信号能量，若信号能量低于某一个门限量，则认为信道空闲；第二种是判断无线信道的特征，这个特征主要包括两方面，即扩频信号和载波频率；第三种模式是前两种模式的综合，同时检测信号强度和信号特征，给出信道空闲判断。
1.2 中间协议层中间协议层由IEEE 802.15.4 MAC子层、IEEE 802.15.4链路控制(LLC，Logical Link Contro1)子层、网络层NWK以及通过业务相关聚合子层SSCS(Service Specific Convergence Sublayer)协议承载的IEEE 802.2 LLC子层(选用协议层)组成。
MAC子层：使用物理层提供的服务实现设备之间的数据帧传输，而LLC 子层在MAC子层的基础上，在设备间提供面向连接和非连接的服务。
MAC子层提供两种服务：MAC层数据服务和MAC层管理服务。
前者保证MAC协议数据单元在物理层数据服务中的正确收发；后者维护一个存储MAC子层协议状态相关信息的数据库。
NWK层：负责建立和维护网络连接。
它独立处理传人数据请求、关联、解除关联和孤立通知请求。
SSCS和IEEE 802.2 LLC：只是ZigBee标准协议中可能的上层协议.并不在IEEE 802.15.4标准的定义范围之内。
SSCS为IEEE 802.15.4的MAC层接入IEEE802.2标准中定义的LLC子层提供聚合服务。
LLC子层可以使用SSCS的服务接口访问IEEE 802.15.4网络，为应用层提供链路层服务。
1.3 高端应用层高端应用层位于ZigBee协议栈的最上面，主要包括以下5部分：应用支持(APS)子层、ZigBee设备对象(ZDO)子层、ZigBee设备配置(ZDC)子层、应用层(APL)和用户应用程序组成。
APS子层：主要提供ZigBee端点接口。
应用程序将使用该层打开或关闭一个或多个端点，并且获取或发送数据。
ZDO子层：通过打开和处理目标端点接口来响应接收和处理远程设备的不同请求。
与其他的端点接口不同，目标端点接口总是在启动时就被打开并假设绑定到任何发往该端口的输入数据帧。
ZDC子层：提供标准的ZigBee配置服务，定义和处理描述符请求。
远程设备可以通过ZDO子层请求任何标准的描述符信息。
当接收到这些请求时，ZDO会调用配置对象以获取相应的描述符值。
APL层：提供高级协议栈管理功能。
用户应用程序使用此模块来管理协议栈功能。
用户应用程序：主要包括厂家预置的应用软件。
同时，为了给用户提供更广泛的应用，该层还提供了面向仪器控制、信息电器和通信设备的嵌入式API.从而可以更广泛地实现设备与用户的应用软件间的交互。
2 ZigBee硬件的实现随着ZigBee标准的发布.世界各大无线芯片生产厂商陆续推出了支持ZigBee的节点模块。
图2为ZigBee单芯片硬件模块结构图。
微处理器通过SPI总线和一些离散控制信号与RF收发器相连。
微处理器充当SPI主器件，而RF收发器充当从器件。
控制器实现了IEEE 802.15.4 MAC子层和ZigBee协议层，还包含了特定应用的逻辑，并且使用SPI总线与RF收发器交互。
图2 ZigBee单芯片硬件模块结构图总结起来.一个典型的ZigBee节点模块至少必须具备以下组件：一片带SPI接口的微处理器，如ATmega128、PIC18F和HCS08等。
微处理器主要用于处理射频信号、控制和协调各部分器件的工作，具体地说.就是负责比特流调制和解调后的所有比特级处理、控制RF收发器等。
一个带有所需外部元件的RF(射频)收发器.如Freescale公司推出的MC13192和Chipcon公司推出的CC2420等。
射频收发器是ZigBee设备的核心，任何ZigBee设备都要有射频收发器。
它与用于广播的普通无线收发器的不同之处在于体积小，功耗低.支持电池供电的设备。
射频收发器的主要功能包括：信号的调制与解调、信号的发送和接收，以及帧定时恢复等。
一根天线，可以是PCB上的引线形成的天线或单根天线。
近程通信中最常用的天线有单极天线、螺旋形天线和环形天线。
对于低功耗应用，建议使用范围最佳且简单的1／4波长单极天线。
天线必须尽可能靠近集成电路连接。
如果天线位置远离输入引脚.则必须与提供的传输线匹配(50Ω)。
Freescale公司推出的ZigBee节点模块的应用模型如图3所示。
ZigBee节点模块应用模型3 CC2420无线RF收发器CC2420是Chipcon公司推出的一款兼容2.4 GHz IEEE 802.15.4的无线收发芯片，可快速应用到ZigBee产品中。
CC2420基于Chipcon公司的SmartRF 03技术，使用0.18 um CMOS工艺生产，采用QLP-48封装，具有很高的集成度。
3.1 内部结构与工作原理CC2420的内部结构如图4所示。
CC2420是一个低中频的接收器，所接收到的射频信号首先经过LNA(低噪声放大器)，然后正交下变频到2 MHz的中频上，形成中频信号的同相分量和正交分量。
两路信号经过滤波和放大后，直接通过A／D转换器转换成数字信号。
后继的处理(如自动增益控制、最终信道选择、解调以及帧同步等)，都是以数字信号形式处理的。
CC2420内部结构框图CC2420发送数据时，使用直接正交上变频。
基带信号的同相分量和正交分量直接被D／A转换器转换成模拟信号，通过低通滤波器后，直接变频到设定的信道上。
CC2420射频信号的收发采用差分方式传送，其最佳差分负载是(115+j180)Ω，阻抗匹配电路应该根据该数值进行调整。
如果使用单端天线，则需要使用平衡／非平衡阻抗转换电路(BALUN，巴伦电路)，以达到最佳收发效果。
CC2420需要有16 MHz的参考时钟用于250 kbps数据的收发。
这个参考时钟可以来自外部时钟源，也可以使用内部晶振产生。
如果使用外部时钟，则直接从XOSCl6_Q1引脚引入，XOSCl6_Q2引脚保持悬空；如果使用内部晶振，则晶振接在XOSC16_Q1和XOSC16_Q2引脚之间。
CC2420要求时钟源的精度应该在±4O×1O-6以内。
图5给出了CC2420应用电路的一个实例。
3.2 基本功能及应用CC2420工作于全球统一开放的2.4 GHz ISM频带，具有工作电压低(1.8 V)、体积小(7 mm×7 ram)、功耗低(TX：24 mA，RX：17 mA)和灵敏度高(-119 dB)等优点，最高工作速率可达250 kbps；采用了直接序列扩频方式，抗噪声干扰能力强；用硬件实现了IEEE 802.15.4的MAC子层基于128位的AES数据加密和鉴别操作，安全性较高；具有完全集成的压控振荡器，只需天线、16 MHz晶振和几个阻容、电感元件等非常少的外围电路就能在2.4 GHz频带上工作，基本无需调试；MAC子层支持信息包处理、数据缓存、突发传输、地址识别、信道能量检测、链路质量指示和空闲信道评估等功能，从而可减轻主控制器负担，且可与低成本的控制器配合使用。
CC242O单芯片适合于在计算机遥测遥控、家庭及楼宇自动化、消费类电子、汽车仪表数据读取等无线数据发射／接收系统中使用。
CC2420应用电路实例ZigBee技术是一种结构简单、成本较低的无线通信技术，它使得在低电能和低吞吐量的应用环境中使用无线连接成为可能。
本文所描述的ZigBee技术硬件实现模式分析，只是ZigBee核心技术中的一小部分，随着ZigBee技术的进一步完善和发展，更多的注意力和研发力量将转移到应用的设计和实现、互联互通测试和市场推广等方面。
相信在不远的将来，会有越来越多的ZigBee设备进入我们的生活，使我们的生活变得更加便利和丰富多彩。