基于zigbee无线数据收发的设计和实现
zigbee课程设计

zig bee课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解ZigBee技术的基本概念,包括其起源、特点和应用领域。
2. 学生能够掌握ZigBee网络的体系结构,了解其物理层、媒体访问控制层和网络层的工作原理。
3. 学生能够了解ZigBee协议栈的组成及其在无线传感器网络中的应用。
技能目标:1. 学生能够运用ZigBee模块进行基本的无线通信编程,实现数据发送和接收。
2. 学生能够设计并实现一个小型的ZigBee无线传感器网络系统,进行数据采集和监控。
3. 学生能够通过实验和项目实践,掌握ZigBee网络的配置、调试和维护方法。
情感态度价值观目标:1. 学生能够认识到ZigBee技术在物联网和智能生活领域的广泛应用,增强对物联网技术的兴趣和热情。
2. 学生能够在学习过程中培养团队合作意识,提高沟通与协作能力。
3. 学生能够养成积极探索、动手实践的学习习惯,培养创新思维和问题解决能力。
课程性质:本课程为信息技术课程,旨在让学生了解和掌握ZigBee技术的基本原理和应用,培养实际操作能力和创新意识。
学生特点:学生为初中生,具备一定的信息技术基础,对新鲜事物充满好奇心,喜欢动手实践。
教学要求:结合课程性质和学生特点,教学过程中应注重理论与实践相结合,鼓励学生动手实践,培养其解决问题的能力。
同时,注重培养学生的团队合作意识和创新思维。
通过分解课程目标为具体学习成果,为教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 引入ZigBee技术:介绍ZigBee的起源、发展历程、特点及其在物联网中的应用。
- 教材章节:第一章 ZigBee概述- 内容:ZigBee的发展背景、关键技术、与其他无线通信技术的对比。
2. ZigBee网络体系结构:讲解ZigBee物理层、媒体访问控制层、网络层的工作原理。
- 教材章节:第二章 ZigBee网络体系结构- 内容:各层的作用、协议栈结构、ZigBee设备类型。
3. ZigBee协议栈与应用:介绍ZigBee协议栈的组成,及其在无线传感器网络中的应用。
基于ZigBee的PLC无线数据采集系统设计

数据采集和传输 的方案 。本设计 以射频芯片 C 2 3 C 4 0为核心设计 了基于 Zg e 无 线传输协 议 的 P C数 据采集系 iB e L 统, 实现 了包括 区域 内的温度数据 检测 、 基于 Zg e i e的无线 的数据传输 、 S3 B R 2 2协议与 R 42和 R 4 5协议之间 的 S2 S8
第2 9卷第 6期
Vo . 9, . 1 2 No 6
西 华 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )
Ju n lo h aUnv ri ・ Naua ce c o ra fXiu iest y trl in e S
21 00年 1 1月
NO . O1 V2 0
文 章 编 号 :6 319 ( 00 0 -0 8 4 17 — X 2 1 )60 2 - 5 0
Absr t:n ode o s l edaa c le t o l ms i o pe ii e ins hi ril a e I r r t o v t ol ci prb e n s me s cfcr go ,t sa tce g v u g sin b se n ZiBe o o ng
转换 、L P C与 C 2 3 C 4 0和 P C机之 问数据交互 以及通过上位组态软件 MC S 温度数据监控等诸多功能 。经实验调 G 对
试 , 采 集 系 统 达 到 了设 计 的 要求 , 果 良好 , 实 现 Zg e 技 术 在 工业 领 域 的应 用 具 有 实 际 意 义 。 该 效 对 i e B
基 于 Zg e iB e的 P C无 线数 据 采 集 系统 设 计 L
史 品, 郑 萍
( 华 大 学 电 气信 息 学 院 , 西 四川 成 都 6 03 ) 10 9
基于Zigbee的多路温度数据无线采集系统设计

( S c h o o l o f P h y s i c s a n d Me c h a n i c a l &E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g , S h a o g u a n Co l l e g e , S h a o g u a n 5 1 2 0 0 5 , C h i n a )
t e m c a n b e w i d e l y u s e d f o r v a r i o u s t e m er p a t u r e d a a t a c q u i s i t i o n p r o j e c t b e c a u s e o f i t s s r t o n g e x t e n s i b i l i t y , l o w c o s t , e a s y i n s t a l l a t i o n
目 前, 温度数据采集 系统 大多是通过 串 口将 主控 制器采 集
到温度信 息传递到上位机 。然而 , 在一些 不便于 布线或者 高危 作业 区域 ( 如对锅炉 温度 的监 测 ) , 这 种有线 传输 的方 式 , 可扩 展性较差 , 安装和维护 比较 困难 , 成本较高 1 J 。 针对 上述情 况 , 提 出一种 以新 一代 S T M3 2嵌入式微处 理器 和Z i g b e e技 术 为核 心的 嵌入 式多 路 温度数 据无 线采 集 系统 。 该系统利 用 Z i g b e e技术功耗极低 、 系统 简单 、 组 网方 式灵活 、 成 本低 、 等待时间短等性能 , 可 以方便地 组建传感 器 网络 的特 点 ,
zigBee无线温度数据采集系统设计

zigBee无线温度数据采集系统设计于博;丁高林;郑宾【摘要】在传统的模拟信号远距离温度测量系统中,需要很好地解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题,才能达到较高的测量精度。
另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣,各种干扰信号较强,模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差,影响测量精度。
因此,在温度采集系统中,采用抗干扰能力强的新型数字传感器和新兴的ZigBee无线传输技术桐结合的方案是解决这些问题的最有效方案,新型数字温度传感器DSl8820具有体积更小、精度更高、适用电压更宽、采用~总线、可组网等优点,在实际应用中得到了良好的测温效果,另外通过为系统添加新的测量手段,无线技术能够帮助其改进流程。
%In the traditional analog signal distance temperature measuring system, we need to solve the problem of load error compensation, multimetering cut error and amplifying circuit of zero drift and so on, get higher measurement accuracy. In addition, electromagnetic environmentof ordinary local monitoring, there are stronger interference signal, analog temperature signal is easy to be interferenceed so that produce measurement error ,so affect the measurement accuracy. Therefore, in the temperature acquisition system, the most effective scheme is taking use of the scheme which combines the higher antijamming capability of new type of digital sensor with burgeoning ZigBee wireless transmission. The new type digital temperature sensor volume, higher accuracy, applying to further voltage, adopting to one-wire bus, in practical application we obtain favorable effect of temperature measuring. On measurment means,wireless technology is able to improve the technological process. DS18B20 possesses smaller and Network Connection, the side through add new 【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2012(000)012【总页数】4页(P38-41)【关键词】ZigBee;无线传输;新型数字温度传感器;DS18820【作者】于博;丁高林;郑宾【作者单位】中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TP2740 引言工业无线技术被称为工业控制领域的革命性技术,是继现场总线之后的又一个热点技术,是降低自动化成本、提高自动化系统应用范围的最有潜力的技术,也是未来几年工业自动化产品新的增长点。
基于ZigBee技术的无线传感器网络节点的设计.

0引言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,成本也较高,不适于短距离无线通信。
ZigBee 技术的出现就弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺,大大减少资源的浪费,且有很大的发展前景。
ZigBee 技术是在IEEE 802.15.4协议标准的基础上扩展起来的,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。
ZigBee 无线网络根据应用的需要可以组织成星型网络、网状网络和簇状网络三中拓扑结构。
ZigBee 网络有两种类型的多点接入机制。
在没有使能信标的网络中,只要信道是空闲的,任何时候都允许所有节点发送。
在使能信标的网络中,仅允许节点在预定义的时隙内进行发送。
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。
超级帧可能还含有一个公共时隙,在此时隙内所有节点竞争接入信道。
1无线传感器网络节点硬件设计本文采用集成MCU+射频收发模块的SOC 设计方式,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。
1.1无线传感器网络节点组成无线传感器网络节点一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块组成,如图1所示。
数据采集单元用来采集区域的信息并完成数据转换,采集的信息包含温度、湿度、光强度、加速度及大气压力等;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传感器。
1.2CC2430模块本文采用CC2430芯片为核心来设计传感器节点。
CC2430芯片是挪威Chipcon 公司推出的符合IEEE 802.15.4标准ZigBee 协议的Soc 解决方案。
基于ZigBee技术的无线PPT

03
2. 集中管理
通过中央控制器或智能终端,实 现对家庭设备的集中管理和控制
。
02
1. 无线连接
通过无线通信技术,实现家庭设 备的互联互通,无需布线,方便
安装和使用。
04
3. 智能控制
根据用户需求和环境变化,自动 调整设备的工作状态,实现智能
化管理。
基于Zigbee技术的无线智能家居系统架构
Zigbee技术
基于Zigbee技术的无线
• Zigbee技术简介 • Zigbee无线通信技术原理 • 基于Zigbee技术的无线传感器网络 • 基于Zigbee技术的无线控制系统
• 基于Zigbee技术的无线智能家居系 统
• 基于Zigbee技术的无线医疗系统
01
Zigbee技术简介
Zigbee技术的定义
05 便携式设备
无线医疗系统是指利用无 线通信技术,实现医疗设 备、传感器和系统之间的 信息传输和数据交换,从 而为患者提供实时、远程 的医疗服务。
无需线缆连接,方便设备 移动和位置调整。
能够实时监测患者的生理 参数和健康状况。
实现远程诊断、治疗和健 康管理。
便于携带,适用于家庭、 医院和移动医疗应用。
02
Zigbee无线通信技术原理
Zigbee无线通信技术概述
Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个域 网(WPAN)协议,用于短距 离、低功耗的无线通信。
它适用于各种应用,如智能家 居、工业自动化、环境监测等 领域。
Zigbee技术具有低成本、低功 耗、低复杂度等特点,可实现 多点对多点的无线通信。
康复治疗
在康复中心或医院中,通过无线 医疗系统对患者的康复情况进行 实时监测和记录,为医生提供科
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。
基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计

基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计一、本文概述随着信息技术的快速发展和物联网的广泛应用,数据采集和无线数据传输在各个领域都发挥着越来越重要的作用。
基于单片机的数据采集和无线数据传输系统设计,以其低成本、高效率、易扩展等特点,受到了广泛关注和应用。
本文旨在探讨基于单片机的数据采集和无线数据传输系统的设计原理、实现方法以及在实际应用中的优势与挑战。
本文将首先介绍系统的整体架构,包括数据采集模块、单片机处理模块和无线数据传输模块的设计。
然后,详细阐述各个模块的工作原理和实现技术,包括传感器选型、数据采集电路设计、单片机选型与编程、无线传输协议选择以及数据传输的稳定性与可靠性保障等。
本文还将分析该系统设计在实际应用中的性能表现,如数据传输速度、传输距离、功耗等,并通过具体案例展示其在环境监测、智能家居、工业自动化等领域的应用效果。
文章将总结该系统设计的优点与不足,并对未来发展方向进行展望,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和启示。
二、单片机基础知识单片机(Microcontroller Unit,MCU)是一种集成电路芯片,它采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上,构成一个小而完善的微型计算机系统。
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、抗干扰能力强、性价比高等一系列优点,因此在工业控制、智能仪表、汽车电子、通信设备、家用电器、航空航天等许多领域得到了广泛应用。
单片机按照其内部结构可以分为多种类型,例如8051系列、AVR 系列、PIC系列、ARM系列等。
每种类型的单片机都有其独特的指令集、架构和外设接口,因此在使用时需要了解其具体的特性和编程方法。
在数据采集和无线数据传输系统设计中,单片机通常作为核心控制器,负责数据的采集、处理、存储和传输。
通过编程,单片机可以控制外设进行数据采集,如使用ADC(模数转换器)将模拟信号转换为数字信号,或者使用传感器接口读取传感器的输出值。
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基于zigbee无线数据收发的设计和实现
1.总的设计方案
图 1.上位机与平板电脑之间无线数据传送模块的总体设计
注释:
(1)射频模块采用cc2530该模块是现成的,可以直接利用;
(2)工作流程:下位机发送指令通过RS232传给连接下位机的射频模块,该模块经过处理后将信息传给连接在平板电脑上的射频模块,该模块通过USB接口将信息传给平板电脑;而平板电脑传送给下位机的信息传递方式与上述的类似。
2 .硬件原理框图
图2.zigbee无线收发模块的硬件工作原理框图
注释:
(1)串口转换电路:实现RS232 串口数据转换. 因此,可以实现无线模块与PC 机之间的串口数据通信
(2)无线收发模块:采用zigbee射频部分;
工作原理:CC2430的接收器是基于低-中频结构之上的,从天线接收的RF信号经低噪声放大器放大并经下变频变为2MHz的中频信号。
中频信号经滤波、放大,在通过A/D转换器变为数字信号。
自动增益控制,信道过滤,解调在数字域完成以获得高精确度及空间利用率。
集成的模拟通道滤波器可以使工作在2.4GHz ISM波段的不同系统良好的共存。
在发射模式下,位映射和调制是根据IEEE 802.15.4的规范来完成的。
调制(和扩频)通过数字方式完成。
被调制的基带信号经过D/A转换器再由单边带调制器进行低通滤波和直接上变频变为射频信号。
最终,高频信号经过片内功率放大器放大以达到可设计的水平。
(3)JTAG接口电路:在线编程,实现对常常
cc2430的编程和测试。
引脚定义:
TCK——测试时钟输入;
TDI——测试数据输入,数据通过TDI 输入JTAG口;
TDO——测试数据输出,数据通过TDO从JTAG口输出;
TMS——测试模式选择,TMS用来设置JTAG口处于某种特定的测试模式。
可选引脚TRST——测试复位,输入引脚,低电平有效。
(4)电源模块:选用了AH805 升压稳压器,这样就可以将干电池提供的3V 电压变压至5V ,满足MAX232 电路的供电. 而3V 电压为CC2430 模块和J TAG模块提供稳定电压.。
小注:MAX232是专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片。
3.硬件设计电路图
(1)cc2430的典型应用
电路使用一个非平衡天线,连接非平衡变压器可使天线性能更好。
电路中的非平衡变压
器由电容C341和电感L341、L321、L331以及
一个PCB微波传输线组成,整个结构满足RF 输入/输出匹配电阻(50Ω)的要求。
内部T/R交换电路完成LNA和PA之间的交换。
R221和R261 为偏置电阻,电阻R221主要用来为32 MHz的晶振提供一个合适的工作电流。
用1个32 MHz 的石英谐振器(XTAL1)和2个电容(C191 和C211)构成一个32 MHz 的晶振电路。
用1个32.768 kHz 的石英谐振器(XTAL2)和2个电容(C441 和C431)构成一个32.768 kHz的晶振电路。
电压调节器为所有要求1.8 V 电压的引脚和内部电源供电,C241和C421电容是去耦合电容,用来电源滤波,以提高芯片工作的稳定性。
(2)JTAG接口电路
JTAG引脚定义:
TCK——测试时钟输入;
TDI——测试数据输入,数据通过TDI输入JTAG口;
TDO——测试数据输出,数据通过TDO从JTAG口输出;
TMS——测试模式选择,TMS用来设置JTAG 口处于某种特定的测试模式。
可选引脚TRST——测试复位,输入引脚,低电平有效。
含有JTAG口的芯片种类较多,如CPU、DSP、CPLD等。
(3)串口通信模块接口电路设计
设计了串口转换电路,可以实现RS-232 串口数据转换. 因此,可以实现无线模块与下位机之间的串口数据通信.设计了RS-232 电平转换电路,这里采用了电平转换芯片MAX232 来实现串口连接。
(4)总体硬件设计电路图
整个CC2430 模块与计算机的串行通信过程如下:
下位机将RS - 232 串口数据通过R1 IN 和R2 IN 传输到MAX232 ,由MAX232 将RS - 232 数据转换成TTL 数据,再通过R1OU T 和R2OU T 传送到CC2430 ;同时,CC2430 通过P0.
3 和P0.
4 将数据传送给MAX232 ,由MAX232 将TTL 数据转换成RS - 232 数据,再通过T1OU T 和T2OU T 将数据传送给下位机。
同时,选用了AH805 升压稳压器,这样就可以将干电池提供的3V 电压变压至5V ,满足MAX232 电路的供电. 而3V 电压为CC2430 模块和J TAG模块提供稳定电压. 此外,这里还设计了一个复位电路,通过复位开关可以进行手动复位,复位电路与CC2430 的引脚10 连接,且低电平有效。
3.软件设计
本次软件设计主要分为两部分:
(1)一部分是在CC2430 上通过异步串行接口向下位机发送数据;
(2)另一部分是通过串口接收数据,对数据进行处理后,再将处理后的数据发送给下位机.。
而串口接收处理并发送数据的程序,主要涉及到对中断服务程序的调用,对接收数据的处理后再发送。
这里的串口发送子程序首先是判断数据是否发送完毕,没有发完才继续发送数据,发送数据时先把数据送入串口0 的数据收发缓冲器(U0DBUF) ,CC2430 模块的串口通信是只要你不停放数据到U0DBUF 就行,当然事先要设置好你所需要的串口,具体的数据发送是由硬件完成,编程的时候不需要考虑这些. 因为CC2430 的内核是一个51 核,所以每次的传输都是一个字节一个字节的,也就是说每次只能一个字母一个字母的发送数据. 在这里,发送函数做了个等待中断标志的处理,也就是送一个字节到缓冲器,需要等待中断的产生,当中断产生了,说明U0DBUF 里的数据已经被发送出去了,这时才可以继续发送数据,同时在继续发送前还得把中断标志清零. 需要指出的是,如果是需要一组数据一组数据的接收或者传送的话,就必须不停的调用函数,直到把整个数组中的数据都传送完之后再停止. 在这个发送主程序里,先是调用发送函数发送了一个字符串,之后清除已发送数据,再发
送一个字符串,之后进行延时处理,再循环发送数据.
本次软件设计的另一部分是实现通过串口接收数据并发送数据. 这部分程序设计使用的是中断方式来对数据进行接收的,之后对接收到的数据进行处理,这里以“ # ”为字符串末字节结束符,若接收的字符串长度超过30 字节,或接收到结束符时,认为接收到一条命令,停止接收数据,之后,再将这一字符串反向发送给下位机。
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