ZigBee协调器技术及系统方案设计--毕业论文
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。
《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。
《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,智能家居逐渐成为现代生活的重要组成部分。
ZigBee技术以其低功耗、低成本、自组织和可靠性的特点,在智能家居系统中扮演着重要的角色。
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主要由传感器节点、协调器节点、执行器节点以及上位机管理系统组成。
其中,传感器节点和执行器节点采用ZigBee技术进行通信,实现信息的采集和执行;协调器节点负责与上位机管理系统进行通信,实现数据的传输和指令的下达。
1. 传感器节点:负责监测家居环境中的各种参数,如温度、湿度、光照强度等。
通过ZigBee无线通信技术,将数据传输至协调器节点。
2. 协调器节点:作为整个系统的数据中转站,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管理系统。
同时,协调器节点还能接收上位机管理系统的指令,下发至执行器节点。
3. 执行器节点:根据上位机管理系统的指令,控制家居设备的工作状态,如灯光开关、空调温度调节等。
4. 上位机管理系统:作为整个系统的核心,负责收集并处理传感器节点的数据,对执行器节点下达指令,实现家居设备的智能控制。
三、硬件设计1. 微控制器:采用低功耗、高性能的微控制器,负责整个节点的控制和管理。
2. ZigBee无线通信模块:采用符合ZigBee标准的无线通信模块,实现节点间的无线通信。
3. 传感器和执行器:根据实际需求选择合适的传感器和执行器,实现家居环境的监测和控制。
4. 电源模块:为整个系统提供稳定的电源供应,确保系统的正常运行。
四、软件设计1. 操作系统:采用嵌入式操作系统,实现系统的可靠性和稳定性。
2. 通信协议:采用ZigBee标准的通信协议,实现节点间的无线通信。
3. 数据处理:通过微控制器对传感器数据进行处理和分析,实现数据的实时监测和报警功能。
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。
基于ZigBee的智能家居系统设计与实现毕业设计论文

毕业设计(论文)题目:基于ZigBee的智能家居系统设计与实现毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺: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。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:日期:学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日注意事项1.设计(论文)的内容包括:1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)2)原创性声明3)中文摘要(300字左右)、关键词4)外文摘要、关键词5)目次页(附件不统一编入)6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论7)参考文献8)致谢9)附录(对论文支持必要时)2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
ZigBee无线网络技术的自动控制系统研究论文.doc

ZigBee无线网络技术的自动控制系统研究论文随着自动控制系统的开展,其在越来越多的行业中发挥了重要的作用。
当前系统中的设备通过电缆来连接,从而形成了很大的限制性,为了拓宽系统控制的范围,在系统中应用了ZigBee无线网络技术,这种技术具备本钱低、易维护、自我修复等优点,可以实现远程自动控制。
与现有的自动控制系统有线网络相比,基于ZigBee 无线网络技术的自动控制系统将会具备更加优越的性能,从而提升运行的稳定性及可靠性。
1.1发射模块传感器在进行信号发送时,发送的为4~20mA的标准电流信号,发射模块接收到信号之后,需要对信号进行转换,变为电磁波无线之后在发射出去,而这就是发射模块的功能。
发射模块的硬件具有固定的结构,接收到传感器的信号之后,首先由I/V变换电路对信号进行变换,经过变换之后,标准电流信号由4~20mA变为1~5V,随后,变化之后的信号经过零点迁移电路,成为0~4V电压,再经过A/D转换器以及单片机之后,变成电磁波无线信号,实现与下位机之间的通信。
在进行发射模块硬件电路设计时,首先要对使用的元器件进行了解,在自动控制系统中,所使用的微控制器的型号为P89LPC935,该型号为单片封装,处理器结构的性能非常高,在执行命令时,所需的时间比拟少,同时,此种型号的微控制器中集合了很多系统级的功能,使用之后可以大量的减少元器件的数量,降低系统本钱;射频芯片的型号为CC1100,此种芯片具备可编程的特点,而且与ZigBee协议之间具备较高的一致性,在低功耗无线应用中,适用性非常强;ADS7829是发射模块硬件电路中一个重要的元件,此种型号的元件所具备的采样速率是非常快的;在I/V变换电路中,主要的功能就是信号变换,在选择元件时,采用了无源I/V 变换;零点迁移电路为LM358,在LM358内部,设置了两个双运算放大器,这两个部件之间相互独立,在单电源中具备比拟高的适用性。
在明确电路元器件的型号和功能之后,就需要进行发射模块硬件电路设计。
《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传输到应用层进行处理;应用层则根据处理结果控制家居设备的运行。
在ZigBee技术下,智能家居系统采用星型拓扑结构,通过ZigBee无线通信模块实现设备间的数据传输。
系统中的协调器负责组建网络并与其他协调器或上级设备进行通信,而终端设备则负责采集数据并上传至协调器。
三、硬件设计硬件设计是智能家居系统设计的重要组成部分。
在ZigBee技术下,硬件设计主要包括无线通信模块、传感器模块、执行器模块等。
无线通信模块采用ZigBee芯片,具有低功耗、高可靠性的特点。
传感器模块根据实际需求选择不同类型的传感器,如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
执行器模块则根据控制需求选择不同类型的执行器,如灯光控制器、空调控制器等。
四、软件设计软件设计是智能家居系统的核心部分。
在ZigBee技术下,软件设计主要包括操作系统、通信协议、数据处理等方面。
操作系统采用嵌入式操作系统,具有实时性高、资源占用少的特点。
通信协议采用ZigBee协议栈,实现设备间的无线通信。
数据处理则根据实际需求进行算法设计和优化,实现数据的采集、传输、处理和存储等功能。
五、实际应用ZigBee技术下的智能家居系统在实际生活中具有广泛的应用场景。
例如,可以通过ZigBee无线通信模块实现家庭环境监测、智能照明、智能安防等功能。
在家庭环境监测方面,可以实时监测室内温度、湿度、空气质量等信息,并根据需求进行自动调节。
zigbee论文

引言近年来,各种无线通信技术迅猛发展,极大提高了人们的工作效率和生活质量。
然而,在日常生活中,我们仍然被各种电缆所束缚,能否在近距离范围内实现各种设备之间的无线通信?纵观目前发展较成熟的几大无线通信技术,往往比较复杂,不但耗费较多资源,成本也比较高,并不适用于短距离无线通信的场合。
蓝牙技术的出现使得短距离无线通信成为可能,但是其协议较复杂、功耗高、成本高等特点不太适用于要求低成本、低功耗的工业控制和家庭网络。
本文介绍了一种复杂度、成本和功耗都很低的低速率短距离无线接入技术——ZigBee。
该技术主要针对低速率传感器网络而提出,它能够满足小型化、低成本设备(如温度调节装置、照明控制器、环境检测传感器等)的无线联网要求,能广泛地应用于工业、农业和日常生活中。
1 ZigBee技术及协议的概述1.1 ZigBee技术ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。
主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
1.2 ZigBee协议的概述ZigBee堆栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立的,定义了协议的MAC和PHY层。
ZigBee设备应该包括IEEE802.15.4(该标准定义了RF射频以及与相邻设备之间的通信)的PHY和MAC层,以及ZigBee堆栈层:网络层(NWK)、应用层和安全服务提供层。
图1 zigbe堆栈框架1.3 ZigBee的主要特征与其它无线通信协议相比,ZigBee无线协议复杂性低、对资源要求少,主要有以下特点:低功耗:这是ZigBee的一个显著特点。
由于工作周期短、收发信息功耗较低、以及采用了休眠机制,ZigBee终端仅需要两节普通的五号干电池就可以工作六个月到两年。
低成本:协议简单且所需的存储空间小,这极大降低了ZigBee的成本,每块芯片的价格仅2美元,而且ZigBee协议是免专利费的。
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1 绪论 (1)1.1题目研究背景与意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3 ZigBee无线网络的研究前景 (2)1.4 论文的组织结构 (3)2 相关技术及系统方案设计 (4)2.1 ZigBee技术 (4)2.1.1 ZigBee无线网络设备组成 (5)2.1.2 ZigBee无线网络拓扑结构 (5)2.2 系统方案设计 (6)2.2.1 系统方案设计框图 (6)2.2.2 各模块功能介绍 (7)3 硬件电路设计 (8)3.1 硬件电路设计简介 (8)3.2 处理器模块 (9)3.2.1 处理器CC2530简介 (9)3.2.2 芯片功能介绍 (9)3.3协调器硬件单元电路原理图设计 (10)3.3.1 CC2530支撑电路原理图设计 (10)3.3.2 RS232串口通信电路原理图设计 (12)3.3.3 电源电路设计 (12)3.3.4 JTAG接口电路设计 (15)3.3.5 人机交互接口电路设计 (14)4 IAR开发环境介绍 (15)4.1 IAR的安装及简介 (15)4.2 ZigBee 2007 协议栈安装 (17)4.3 IAR使用介绍: (19)5 ZigBee无线网络协调器软件设计 (21)5.1 Z-stack软件架构分析 (21)5.1.1 Z-stack协议栈的几个重要概念 (21)5.1.2 Z-stack协议栈分析 (22)5.1.3 OSAL操作系统 (22)5.2协调器软件设计 (23)5.2.1 总体流程设计及代码 (24)5.2.2 协调器新建网络流程图及代码 (26)5.2.3绑定与接收 (29)5.2.4 协调器向串口发送数据 (31)6 调试 (36)6.1 软硬件调试方法 (36)6.2 调试中遇到的问题 (36)7 总结 (38)7.1 设计总结 (38)7.3 设计不足和改善 (38)参考文献 (39)致谢 (40)1 绪论1.1题目研究背景与意义自20世纪以来,无线网络技术就逐渐进入了我们的生活,从GSM到Bluetooth,从无线ATM到无线局域网。
它们拥有各自的特点为我们实现着无线网络通讯,实现信息的即时交流,使我们的交流更加自由方便。
随着数字技术,微电子技术以及通信技术的发展,无线通信技术凭借其组网时受地理环境制约小这一巨大优势,在医疗领域、家庭居室、工业监测等领域逐渐得到重视。
现有的无线网络技术,如GSM、wi-fi、bluetooth等,以其各自的特点为我们的生活带来了很多方便。
但在实际需求中我们对无线技术提出了更高的要求,低速率、低成本、低功耗。
再这样的情况下,ZigBee技术产生了,ZigBee技术是随着工业自动化对于无线通信和数据传输的需求而产生的,其网络有省点、可靠、成本低、容量大、安全等很多优势,被认为是拥有广阔市场前景的十大最新技术之一。
水资源监测是水资源管理与保护的重要手段,我国水资源紧缺、水污染严重,如何高效、实时地获取水环境参数、研究开发水环境监测新方法,已成为水环境管理与保护的一项重要任务。
无线传感器网络 WSN(Wireless Sensor Network)是将有感知能力、计算能力和通信能力的微小传感器节点采用规则或随机方式部署在监控区域,通过无线自组织和多跳的方式构成的分布式网络。
它集传感器技术、嵌入式技术、现代网络技术、无线通信技术和分布式信息处理技术于一体,以数据处理为中心,协作地感知、采集、处理和传输目标区域的监测信息并报告给用户。
它具有可快速部署、无人值守、功耗低和成本低等优点。
1.2国内外研究现状各类无线传感器网络技术能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测和采集各种感知对象的信息,通过嵌入式系统对信息进行处理,并随自组织无线通信网络将所感知对象的信息传送给观察者。
无线传感器网络是新一代的传感网络,具有非常广泛的应用前景,其发展和应用。
将会给人们的生活和生产的各个领域带来深远的影响。
ZigBee研究最早在国外,2002年就成立了ZigBee联盟,从成员只有几个到今天为止几百个成员已经取得了很大的发展。
随着电子技术和网络技术的飞速发展,无线网络始终是一个热门的话题。
各国都非常重视无线传感网络的发展。
在智能家居和工业控制领域,人们迫切希望能够产生出一个无线、短距离、低速、低功耗的网络。
为了实现这个目标,国内外的有关研究机构、生产厂商进行了不懈的努力,本次任务就是采用ZigBee技术,构建无线传感器网络。
国外情况:一些国际著名公司和组织对此投入了极大的热情。
标准化上,著名的标准化组织发布了IEEE802.15.4标准,是面向低成本、低功耗、低速率传输网络应用开发的专用无线通信协议[1]。
Zigbee联盟制定和设计了实现传感器节点组Zigbee协议规范。
节点芯片上有著名的国际公司投入研究。
在ZigBee的具体应用上,国内国外也都开始了与煤矿公司的合作,将ZigBee无线定位方案从自动检测、车辆管理等拓展到煤矿行业的矿井定位中。
韩国、中国、日本等国家也积极研究在手机中置入ZigBee技术,实现客厅家电遥控和安全防盗等功能,也逐渐取得了成果。
国际上比较有代表性和影响力的无线传感器网络使用和研发项目有遥控战场传感器系统,网络中心战及灵巧传感器网络,智能尘埃,行为习性监控项目和美国皇家网络等,尤其是最新试验成功的低成本美军“狼群”地面无线传感器网络标识着电子战领域技术的最新突破。
俄亥俄州正在开发“沙地直线”无线传感网络系统。
这个系统能够散射电子绊网到任何地方,以侦测运动的高金属含量目标。
民用方面,美国,日本等国家在对该技术不断研发的基础上在多领域也进行了应用。
国内情况:国内无线传感器及其应用研究与发达国家同步启动,建立了传感器网络已系统研究平台,在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器,传感器节点等取得了很大进展。
同时,越来越多的企业也开始ZigBee的研究和开发,如利用ZigBee技术读取水电表资料。
同样国内很多大学也在积极研究ZigBee 技术的应用,将ZigBee技术用于智能家居、检测系统行业。
1.3 ZigBee无线网络的研究前景微电子技术,计算机技术和无线通信技术的进步,推动了低功耗多功能传感器的快速发展,使其在微小体积内能够集成信息采集,数据处理,和无线通信等多种功能。
无线传感器网络就是由安装在监测区域内大量的廉价微型传感器节点,通过无线通信等多种方式采集和发送网络覆盖区域中的信息。
无线传感网络就是将逻辑上的信息与客观上的信息融合在一起,改变人类与自然界的交流方式。
人们可以通过传感器网络世界直接感知客观世界,从而极大提高人类认识世界的能力。
未来移动通信网络除了以低成本实现数据的传输外,还要求在无设施的情况下传输信息,因此无线传感器网络和自组织网络将因器灵活性而在未来移动通信网络中起重要作用。
无线传感器网络是由分布在指定局部区域内的无线传感器节点构成的一种信息获取系统。
各节点之间通过专用的网络协议实现信息的交流,汇集和处理,从而实现给定局部区域内目标的探测,识别,定位和跟踪。
同时通过协调器将消息传送给监控系统,从而实现时时监控的功能。
1.4 论文的组织结构第一章绪论介绍了课题的研究背景、课题的研究意义、国内外研究现状、课题的研究前景以及课题的研究内容和组织结构;第二章介绍ZigBee相关技术及系统方案设计;第三章介绍协调器硬件设计包括协调器硬件电路框图设计、协调器硬件电路原理图设计;第四章介绍开发环境和具体使用方法包括IAR环境的安装和使用,协议栈的安装和使用;第五章介绍系统软件的设计包括流程图的设计,程序的设计;第六章调试包括硬件调试和软件调试以及遇到的问题和解决方案;第七章结论,对本课题设计工作进行总结;2 相关技术及系统方案设计Zigbee这一名称来源于蜜蜂的八字舞,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信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。
其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。
主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。
简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。
2.1 ZigBee技术ZigBee是众多无线网技术中的一种有点比较多的无线网络技术,它有很多实际应用的优点,应用也比较广泛。
在如今的无线网络应用行业,ZigBee技术可以说涉及到了各行各业,已经完全进入到我们的生活。
(1) 低功耗 ZigBee的传输速率最高才250kbit/s,发射功率仅为1mw,而且终端节点可以采用休眠模式,所以功耗非常低。
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。
这是Zigbee的突出优势。
相比较,蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。
(2)低成本通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10),降低了对通信控制器的要求,使芯片的复杂度降低,而且Zigbee免协议专利费,再加上使用无需付费的频段,所以ZigBee成本很低,这也是使其走向商业化轨道的关键。
(3)近距离传输范围一般介于10~100m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到1~3km。
这指的是相邻节点间的距离。
如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。
(4)短时延 Zigbee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。
相比较,蓝牙需要3~10s、WiFi 需要3s。
(5)网络规模大 Zigbee可采用星状、片状和网状网络结构,由一个主节点管理若干子节点,最多一个主节点可管理254个子节点,一个区域可以同时存在100个ZigBee网络。
同时主节点还可由上一层网络节点管理,最多可组成65000多个节点的大网。
所以ZigBee网络的容量非常大。
(6)高安全 Zigbee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。
(7)高可靠性 MAC层采取了碰撞避免的策略,同时为需要固带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。
ZigBee如此多的有点,使其广泛应用于多个领域[3]:(1)ZigBee应用于室内病人监控。
如老人行动不便的紧急呼叫。
(2)ZigBee应用在大型楼宇结构安全监控。
如用来评估建筑结构安全和潜在的损坏标志,有助于加速和减少检测的花费。