ZigBee无线定位毕业设计解析
毕业设计--Zigbee技术实现无线门控系统【范本模板】
学士学位论文系别: 计算机科学与技术学科专业：计算机科学与技术姓名: ****＊＊＊2011年6月Zigbee技术实现无线门控系统系别：计算机科学与技术学科专业：计算机科学与技术姓名：*＊＊指导教师：**＊****2011年6月Zigbee技术实现无线门控系统摘要：随着通信技术的快速发展,家居生活的智能化成为未来家居的发展方向，它利用先进的计算机技术和网络通信技术将家居门窗的状态随时都置于用户的控制之下，便于统筹管理，为人们提供智能、舒适的居住环境。
本文介绍了自动门控系统的定义和国内外发展概况，比较各种组网技术的特点，选择适合自动门控系统的Zigbee技术组建内部通信网,完成了系统结构设计和传感器节点的硬件实现，组建了具备自组织功能的Zigbee网络，制定相应的应用层通信协议。
本文的工作重点是传感器通用接入和 Zigbee网络组建的方案设计。
在大量调研的基础上，我们总结出了常用传感器的输出信号类型,完成输出信号标准化的硬件设计，通过多通道的方式实现 A/D变换模块的共享，最终实现自动门控系统中传感器的通用接入，解决了传感器接入困难这个问题。
此外，本文采用Zigbee技术组建自动门控系统内部通信网，该网络采用星型拓扑结构,实现简单；并且具备自组织功能，新传感器节点入网无需人工配置;考虑了系统异常的情况，增强系统强壮性；采用多工作模式的MCU,通过工作模式的切换降低传感器节点的功耗，延长了节点的使用寿命。
本文设计的自动门控系统实现了传感器的通用接入,组建了基于Zigbee 技术的自组织组网络,系统安装方便，扩展性好,具有很好的实用价值。
关键词:近距离无线通信 Zigbee 智能家居Zigbee—based wireless door controlling system Abstract:With the rapid development of communication technology，the intelligent life is the development direction of future home.It takes the advantage of computer and telecommunication technology to put the state of doors and windows are under users control and convenient for manage them as a whole ,so as to provide the intelligent and comfortable living environment。
ZigBee无线定位详解
N=25 测量坐标 0.5，6.0
1，1 5.25，0.25 6.25，4.5 5.0，2.0 2.75，1.25 1.0，2.5
3，4.75 3，3.5
误差 22.4％ 28.3％ 11.2％ 26.9％ 10.0％ 25.5％ 20.0％ 11.2％ 22.4％
N=20 测量坐标 0.75，6.75 1.25，0.5 5.5，0.25 6.25，5.0 6.25，2.75 2.75，0.5 0.25，2.75 2.5，5.25 2.75，2.25
无线定位系统的实现
• 硬件平台： • CC2430/CC2431芯片介绍 • CC2431硬件引擎介绍 • 软件平台：承受IAR Systems公司的IAR Embedded
Workbench(简称EW) • 基于RSSI的定位算法：Pr(dBm)=A-10nlgr，A可
以看作信号传输lm远时接收 信号的功率，n是传播因子
应用层的协议由ZigBee联盟定义。 而应用层又包含应用支持子层
(APS)、应用框架(AF)、ZigBee设
备对象(ZDO)和由制造商制定的应
ZigBee协议栈体系图
• ZigBee网络设备类型
ZigBee网络系统共有三种规律设备类型：
协调器：该设备初始化一个ZigBee无线网络。
路由器：允许其他设备参加网络、多跳路由和帮助
误差 5.0% 7.1% 11.2％ 11.2％ 5.0％
• 增加温度采集功能〔片内温度传感器〕
结论
• 试验结论： • 通过实地测量验证了基于RSSI定位系
统的可行性。
• 通过增加参考节点测量次数，修正 RSSI值可以提高接收RSSI值的稳定性， 从而提高定位系统的准确度，尤其是在 定位节点密度不是很高的时候。
本科毕业论文-基于ZigBee的数据采集系统的设计【范本模板】
西安航空学院本科毕业设计（论文) 题目：基于ZigBee数据采集系统的设计学院: 电子工程学院专业：测控技术与仪器学号：**＊**＊*＊*＊***＊学生姓名：＊*＊***指导教师: ****＊*＊＊＊*2016年5月25日近年来科技水平不断提高，各行各业也对获取数据的便捷性、准确性、廉价性提出来越来越高的要求。
无论工业现场还是在家庭，温湿度都是一个非常重要的因素。
然而在某些高腐蚀的环境下通过布设电缆，进行采集是不易的。
实现无线数据采集的无线化、智能化是最理想的解决方案.ZigBee作为一种最新推出的无线通信技术，已经在工业自动化、智能医疗、消费电子产品方面得到了普遍的应用.本文是在ZigBee技术做了深入的研究下，完成了基于ZigBee的温湿度数据采集系统的设计.本文主要利用CC2530芯片作为整个系统的核心，采用IEEE 802.15。
4协议作为整个网络的通信协议.前端高精度的DHT11温湿度传感器把检测数据通过终端节点，发送到另一个作为整个无线网络协调器的ZigBee模块，并用电平出发的LCD12864显示模块进行显示。
本文中搭建的微型无线数据采集网络，实现了温度和湿度数据的实时采集。
本设计提出的无线数据采集的方式,为现场数据监测的无线化设计和实际应用问题的解决，提供了思路。
关键字：无线数据采集系统；温湿度;ZigBee；CC2530；DHT11In recent years, science and technology has improved continuously, businesses also easy access to data，accuracy, cheapness raised higher and higher requirements。
Whether at home or industrial field，temperature and humidity is a very important factor. However, in some highly corrosive environment by running cables, acquisition is not easy。
zigbee毕业设计(论文)
本科毕业设计（论文）学院专业学生姓名班级学号指导教师二零一零年六月zigbee通信模块的设计The design of zigbee communication module江苏科技大学毕业论文（设计）任务书学院：电子信息学院专业：电子信息工程学号：0640302224 姓名：王恩伟指导教师：王宝忠职称：副教授2010年3 月1 日摘要Zigbee是一种新兴的短距离，低速率无线网络技术。
它是一种介于无线标记与蓝牙之间的技术提案，此前被称作HomeRF Lite或firefly无线技术，主要用于近距离无线连接。
它有自己的无线标准，是通过数千个微小的传感器之间相互协调来实现通信的。
这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数从一传感器传到另一个传感器，所以通信效率非常高。
Zigbee技术应用广泛，包括智能家居，建筑自动化，自动仪表读取，工业自动化，冷冻管理和货柜防护。
这些应用让企业节省能源，带来经济和环保效益；智能家居提升家居安全，舒适度和娱乐享受；监测如道路及桥梁等公用基建的损耗，避免设施损坏甚至人员伤亡。
Zigbee协议栈由一组特定的服务;一个数据实体提供数据传输服务；一个管理实体提供全部其他服务。
每个服务实体通过一个服务接入点为上层提供服务接口，并且每个SAP提供一系列的基本服务指令完成相应的功能。
关键字：短距离；智能家居；协议栈；AbstractZigbee is a new short-range, low-rate wireless network technology. It is a cross between tag and Bluetooth wireless technology between the proposals, had been called HomeRF Lite or firefly wireless technology, mainly used for short-range wireless connection. It has its own wireless standard, through thousands of tiny sensors to achieve coordination between the communications. The sensor requires very little energy to relay the number through radio waves transmitted from one sensor to another sensor, so the communication efficiency is very high. Zigbee technology is widely used, including smart home, building automation, automatic meter reading, industrial automation, refrigeration management and container protection. These applications allow enterprises to save energy, bring economic and environmental benefits; smart home improve home safety, comfort and entertainment; monitoring. such as roads and bridges and other public infrastructure losses, to avoid equipment damage and even casualties. Zigbee protocol stack by a specific set of services; a data entity to provide data transmission services; a management entity to provide all other services. Each service entity through a service aCCess point to provide services for the upper interface, and each SAP order to provide a range of basic services to complete the functions of the corresponding.Key words:short-range; smart home; Zigbee protocol stack;目录第一章绪论 (1)1.1 zigbee无线网络的研究背景 (1)1.2 zigbee无线网络的研究现状 (1)1.3 zigbee无线网络的研究前景 (2)第二章zigbee协议栈 (4)2.1 认识zigbee协议栈 (4)2.2 设备类型 (5)2.2.1 协调器 (6)2.2.2 路由器 (7)2.2.3 终端设备 (7)2.2.4 栈配置 (7)2.3 寻址 (7)2.3.1 地址类型 (8)2.3.2 网络地址分配 (8)2.3.3 Z-Stack寻址 (9)2.3.4 单点传送 (10)2.3.5 间接传送 (10)2.3.6 广播传送 (11)2.3.7组寻址 (11)2.3.8重要设备地址 (12)2.4 绑定 (12)2.4.1 建立绑定表 (12)2.4.2 ZigBee Device Object Binding Request (13)2.4.3 启动申请 (13)2.4.4 Zigbee设备对象终端绑定请求 (13)2.4.5 设备应用层绑定管理 (14)2.4.6 配置源绑定 (15)2.5 路由 (16)2.5.1 概述 (16)2.5.2 路由协议 (16)2.5.3 路径的发现和选择 (17)2.5.4 路径保持维护 (18)2.5.5路径期满 (18)2.5.6 表存储 (18)2.5.7 路由表 (18)2.5.8路径发现表 (18)2.5.9路径设置快速参考 (19)2.6安全 (19)2.6.1概述 (19)2.6.2配置 (20)2.6.3网络访问控制 (20)2.6.4更新密码 (20)2.6.5快速参考 (21)2.7本章小结 (21)第三章zigbee 开发平台 (23)3.1 zigbee软件开发平台 (23)3.2 zigbee硬件开发平台 (23)3.2.1 CC2530芯片介绍 (23)3.2.2开发板原理 (25)3.3小结 (26)第四章家庭自动化应用 (29)4.1 软件设计原理 (29)4.2 管理器（灯）设备 (35)4.3终端（开关）设备 (36)4.4小结 (36)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)第一章绪论1.1 zigbee无线网络的研究背景无线传感网络技术是典型的具有交叉学科性质的军民两用的高科技技术，可以广范应用于军事，国家安全，交通管理，灾害预测，医疗卫生，制造业和城市信息化建设等领域。
ZigBee无线定位技术剖析
ZigBee无线定位技术剖析引言CC2431/ZigBee是TI公司推出的带硬件定位引擎的片上系统(SoC)解决方案，能满足低功耗ZigBee/IEEE 802.15.4无线传感器网络的应用需要。
CC2431定位引擎基于RS-SI(Received Signal Strength Indicator，接收信号强度指示)技术，根据接收信号强度与已知参考节点位置准确计算出有关节点位置，然后将位置信息发送给接收端。
相比于集中型定位系统，RSSI功能降低了网络流量与通信延迟，在典型应用中可实现3～5 m定位精度和0.25 m的分辨率。
本文在简述基于RSSI定位技术的基础上，详细介绍CC2431无线定位引擎的功能、特点及使用方法，并且针对CC2431无线定位引擎定位范围小和只能进行二维定位的不足之处给出了改进方法。
1 RSSI定位技术RSSI是指节点接收到的无线信号强度大小。
在基于接收信号强度指示RSSI的定位中，已知发射节点的发射信号强度，接收节点根据接收到信号的强度计算出信号的传播损耗，利用理论和经验模型将传输损耗转化为距离，再利用已有的算法计算出节点的位置。
该技术硬件要求较低、算法相对简单，在实验室环境中表现出良好特性；但由于环境因素变化的原因，在实际应用中往往还需要进行改进。
2 CC2431无线定位引擎CC2431无线定位引擎基于RSSI技术，定位系统由参考节点和定位节点组成。
参考节点是一个位于已知位置的静态节点，这个节点知道自己的位置并可以将其位置通过发送数据包通知其他节点。
定位节点从参考节点处接收数据包信号，获得参考节点位置坐标及相应的RSSI 值并将其送人定位引擎，然后可以读出由定位引擎计算得到的自身位置。
由参考节点发送给定位节点的数据包至少包含参考节点的坐标参数水平位置X和竖直位置Y，而RSSI值可由接收节点计算获得。
2.1 定位引擎定位引擎的使用非常简单，只要将所需参数写入定位引擎，等待定位引擎计算完毕就可以直接读出计算结果。
基于Zigbee无线定位技术研究毕业论文
基于ZigBee的无线定位技术研究摘要：随着现代通信技术和无线网络的快速发展，人们对定位与导航的需求日益增大，尤其在复杂的室环境，但是受定位时间、定位精度以及复杂室环境等条件的限制，比较完善的封闭空间定位技术目前还无法很好地利用。
本文的重点就在于设计并实现了一种低成本、实用的无线传感器定位系统。
本论文主要研究了基于ZigBee网络的室无线定位技术，它包括硬件平台、节点通信程序和上位机监测软件三部分。
本文详细介绍了三部分的实现。
其中，硬件平台以集成了射频与51微控制器的CC2430芯片为核心，该平台包括射频模块、辅助电路、功能指示电路等。
论文最后对定位系统进行了实际测试。
测试表明:本系统达到了设计要求，是一个低成本、易实现的系统。
关键词：ZigBee 无线定位CC2430 Z-STACKThe Research Wireless localization Based on ZigBeeTeacher：liu zhi(Changchun university of science and technology of electronic information engineering institute,060412225 wang meng)Abstract：With the rapid development of modern communication technology and wireless network,people's demand for positioning and navigation is increasing. Especially in complex indoor environments, but as the limitation of positioning time, positioning accuracy as well as the complexity of the indoor environment conditions, well-positioning technology is still unable to be used in an encloseure space. The combination of ZigBee technology and localization is one of the key researches.This paper, aiming at ZigBee network, investigates the indoor wireless location techniques and implements a real-time localization system. This paper achieves a localization system. three parts are included. They are hardware platform, communication program of nodes and PC monitor software. The achievement of every part is clear introduced in this paper. The core of hardware platform is CC2430 which is integrated by RF and 51 MCU, the localization nodes are designed and made. It includes RF module, auxiliary module and function indication circuits.In the end, practical test is implemented. This system is confirmed to be agood one, it is a low cost and easy achieved system.Keywords: ZigBee Wireless localization CC2430 Z-STACK毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
基于ZigBee无线定位系统研究
• Zigbee无线定位技术是基于 RSS(接收信号强度）实现定 位的，即接收信号强度大小 与距离的关系如下式：
P r Pt Gt Gr (
2 ) 4d
其中Gt和Gr分别是发送设备 和接收设备的增益。λ是波 长，d是接收机和发射机之间 的距离。通过接收信号强度 大小可以计算出定位节点和 参考节点的距离。
• 二、Zigbee技术简介
• Zigbee技术优势 ①低功耗。在低耗电待机模式下,2节5号干 电池可支持1个节点工作6～24个月,甚至更 长。 ②低成本。通过大幅简化协议 ,降低了对 通信控制器的要求,按预测分析,以8051的8 位微控制器测算,全功能的主节点需要32KB 代码,子功能节点少至4KB代码,而且Zigbee 免协议专利费。每块芯片的价格大约为2 美元。
• 四、硬件设计
定位节点硬件设计框架如图所示。硬件 电路设计包括两部分:无线通信模块设计和 辅助功能模块设计。无线通信模块为节点 间的无线数据收发接口，它是节点核心部 分。辅助功能模块完成定位状态指示、供 电、串口通信等辅助功能，它通过RS232 串口转换电路实现PC机与协调器节点间的 数据传输。为了降低开发成本，硬件平台 没有按节点功能分别单独设计，而是将所 有功能放在了一个平台上。
无线网络拓扑图
三.Zigbee无线定位原理
• 节点定位基本原理 在三维空间中，知道了1个点到4个已知参考点 的距离，就可以确定该点的坐标，这一点与全球 定位系统(GPS)的基本原理一样。只不过在无线传 感器网络中，坐标系是二维空间也不需要时钟同 步，因此，只要知道了1个节点到3个参考节点的 距离就可以确定节点的位置。 假设3个参考节点的坐标分别为(x1，y1）、 (x2，y2)、(x3，y3)，待定位节点的坐标是(xu， yu)，该节点到3个参考节点的距离分别是rl、r2、 r3，根据二维空间距离计算公式，可以获得方程 组，解此方程组即可算出坐标。
大学毕业答辩毕业论文ZigBee无线模块的设计
演讲完毕，感谢观看
谢谢观看
汇报人姓名
偏置电阻设计:R5为电流基准发生器的精密电阻。其值为43KΩ。
电压协调器:片上电压协调器为片上提供1.8V电压，C11选择220nf使其更稳定。
电源的去耦和滤波:为得到更好的电源性能，选择了合适的去耦电容C15对电源去耦，芯片资料给出了参考电路。
电源设计
RS232
RS485
复位电路
数据传输过程
ZigBee无线模块的设计
单击添加副标题
学生：黄振峰 指导老师：景军锋
ZigBee的简要介绍
Zigbee的主要技术特点：省电 、可靠 、时延短、网络容量大、安全。
ZigBee应用方、医疗 等。
硬件电路的设计
晶振设计: CC2430工作需要1个时钟晶振，晶振为32MHz，为无线收发提供时钟。C13和C14为32MHz晶振的负载电容，电容值取决于负载电容的大小。CL=l/(1/C13+l/C14)+Cf，其中CL典型值为16pF，Cf为2~5pF，保证晶体振荡器的产生频率的准确和稳定。所以C13和C14的典型值为22pF。R4为晶振提供合适的工作电流,选取为56 KΩ。
- 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)。
• ZigBee与其他技术的比较
IrDA 工作频率 有效物理范围 最大传输速率 网络节点 红外线 20cm－ 1.2m 16Mbps 2 蓝牙 2.4G 10m左右 1Mbps 7 Wi-Fi 2.4G 25－100m 11Mbps 32 ZigBee 2.4G， 868/915MHz 10m－100m 250kbps， 20/40kbps 65000
2.5，0
0，2.5 2.5，5 2.5，2.5
2.75，1.25
1.0，2.5 3，4.75 3，3.5
基于Zigbee协议的无线定位网络在安 保系统中的应用
A ZigBee-based Application in Security through Wireless Location Networks
——毕业设计
文献综述
• 课题背景介绍
GPS设备通常能耗高、体积大、成本高，更适合于空 旷的室外环境，ZigBee技术的出现为小范围例如室内无线 定位技术注入了新的希望，因为它具有低成本，低功耗， 易于组网等特点。 本文提到的CC2431无线定位芯片由TI公司和摩托罗拉 公司共同研发，它是一个带硬件定位引擎的芯片，能满足 低功耗，符合IEEE 802.15.4标准。定位精度达到0.25米， 误差在3米内。
• 实验系统搭建及演示
实验节点分布图
• 不同环境下的A和N值的比较节点置于地面RSSI＝－2－2.685log10(d)
节点置于地上1米处
RSSI＝－42.8－2.377log10(d)
• 定位系统的实际测量
实际坐标 （A＝39） 0 ，5 0 ，0 5 ，0 5 ，5 5，2.5 N=25 测量坐标 0.5，6.0 1 ，1 5.25，0.25 6.25，4.5 5.0，2.0 误差 22.4％ 28.3％ 11.2％ 26.9％ 10.0％ 测量坐标 0.75，6.75 1.25，0.5 5.5，0.25 6.25，5.0 6.25，2.75 N=20 误差 38.1％ 26.9％ 11.2％ 25.0％ 25.5％
这几年兴起的定位技术还有基于超宽带(Ultra Wide Band,UWB)的定位技术、基于Wi-Fi的定位技术以及基于 ZigBee的定位技术等等。
ZigBee技术简介
• ZigBee发展
2000年，IEEE 802.15.4标准出台。ZigBee联盟成立 于2001年8月，2002年下半年，英国Invensys公司、日本 三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦公司等 四大公司加盟 ZigBee联盟，这一事件成为ZigBee技术发 展的里程碑，到目前为止，加盟ZigBee联盟的不仅仅只有 当初的四家公司，而是涵盖了IT领域以及其他行业的150 多家企业。
ZigBee协议栈体系图
• ZigBee网络设备类型
ZigBee网络系统共有三种逻辑设备类型： 1. 协调器：该设备初始化一个ZigBee无线网络。 2. 路由器：允许其他设备加入网络、多跳路由和辅 助它的电 池供电的子终端设备通信。 3. 终端设备：可以有选择的进行休眠和唤醒。
• ZigBee网络拓扑
定位算法简介
• 基于距离的定位算法
1.基于TOA的测距技术 2.基于TDOA的测距技术 3.基于AOA的测距技术 4.基于RSSI的测距技术
• 其他定位算法介绍
1.质心定位算法 2.APIT定位算法 3.DV-Hop定位算法
无线定位系统的实现
• 硬件平台： 2430/CC2431芯片介绍 2431硬件引擎介绍 • 软件平台：采用IAR Systems公司的IAR Embedded Workbench(简称EW) • 基于RSSI的定位算法：Pr(dBm)=A-10nlgr，A可 以看作信号传输lm远时接收 信号的功率，n是传播因子
最大功耗
语音/数据支持
数mw
数据
100mw
语音、数 据
100mw
语音、数据
30mw
数据
ZigBee协议栈
• 协议栈概述
ZigBee协议栈的是由物理层(PHY)、媒体访问 控制层(MAC)、网络层(NWK)和应用层(APL)组成的。 其中，PHY层和MAC层协议由IEEE 802.15.4定义， 网络层和应用层的协议由ZigBee联盟定义。而应 用层又包含应用支持子层(APS)、应用框架(AF)、 ZigBee设备对象(ZDO)和由制造商制定的应用对象。
• 无线定位系统的国内外发展现状
1.1992年，Active Badge系统产生于英国剑桥，是最早 的室内定位系统之一。 2.1998年，Microsoft公司开发出RADAR定位系统，它是 基于RSSI技术的室内无线射频定位系统。 3.2000年，MIT研制的Cricket系统是现在仍在使用的室 内定位系统之一。 4.2001年，AHLOS系统出现，它是一种混合定位系统。 5.2002年，加利福尼亚大学的Calamari系统也是一种混 合定位系统。
• 定位系统框架
无线传感器网络实现定位功能的设备由协调器 (Location_dongle)、参考节点(Loeation_refnode)、定 位节点 (Loeation_blindnode)三部分组成。 1.协调器：1个，在实验中协调器(网关)选取1块网络 扩展板与1块CC2431模块组成。 2.参考节点：4个，选择CC2430模块。 3.定位节点：1个，选择CC2431模块。
• ZigBee技术的主要特点
1. 低功耗：在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节 点工作6－24个月。 2. 低成本：协议代码少，免专利费。 3. 低速率：数据传输速率在20－250 kbps。 4. 近距离：传输范围一般介于10－100 m 之间,在增加RF发 射功率后，亦可增加到1～3 km。 5. 高容量：最多一个主节点可管理254个子节点，同时主节 点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点 的大网。 6. 免执照频段：采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频 段，2.4 GHz (全球)、915 MHz(美国)和868MHz(欧洲) 。