设计与实现基于ZigBee无线通信的物联网节点系统
基于ZigBee的智慧教室物联网云平台设计与实现
基于ZigBee的智慧教室物联网云平台设计与实现摘要：本文介绍了一种基于ZigBee的智慧教室物联网云平台的设计与实现。
该平台旨在通过使用物联网技术和云计算技术来实现教室的智能化管理。
具体来说，该平台可以监测和控制教室内的各种设备，包括灯光、空调、多媒体设备等，并且可以根据实际情况进行智能自适应调节。
同时，该平台还可以实现远程监控和控制，方便教师和学生在任何时间、任何地点进行教学与学习。
本文详细介绍了平台的硬件结构、软件设计和系统实现，并对其进行了实验验证。
结果表明，该平台的性能优良，功能强大，可以有效提升教学质量和教育体验。
关键词：ZigBee网络；物联网技术；云计算；智慧教室；远程监控；教学质量Abstract:This paper introduces a design and implementation of a ZigBee-based smart classroom IoT cloud platform. The platform aims to achieve intelligent management of the classroom through the use of IoT technology and cloud computing technology. Specifically, the platform can monitor andcontrol various devices in the classroom, including lighting, air conditioning, multimedia devices, etc., and can adaptively adjust according to the actual situation. At the same time, the platform can also achieve remote monitoring and control, which is convenient for teachers and students to teach and learn anytime, anywhere. This paper introduces the hardware structure, software design, and system implementation of the platform in detail, and conductsexperimental verification. The results show that the platform has excellent performance, powerful functions, and can effectively improve the quality of teaching and education experience.Keyword: ZigBee network; IoT technology; Cloud computing; smart classroom; remote monitoring; teaching quality一、引言随着科技的发展和智能化的需求，人们对物联网技术和云计算技术的需求也越来越高。
ZigBee传输模块下基于物联网的智能家居远程控制系统设计与实现
ZigBee传输模块下基于物联网的智能家居远程控制系统设计与实现作者：王学龙来源：《科学与信息化》2018年第18期摘要随着电子信息技术和物联网技术的不断发展和进步，GPRS/WIFI技术也融入了各类电子产品之中，嵌入式系统因而获得了良好的发展环境，智能家居受到人们的广泛关注和应用。
本篇文章所设计的基于物联网的智能家居远程控制系统利用了云平台服务器，能够实现在Android应用软件平台上来对家具设备进行操控，在ZigBee传输模块下控制设备中传感器以及信息数据的采集，同时，用户可实现通过GPRS/WIFI来进行远程操控。
该系统界面简洁、操作简单，具有很强的扩展性，对于智能家居产业的发展具有重要意义。
关键词云服务；物联网；GPRS；Android；WiFi近年来随着电子信息技术的不断发展和互联网的普及，万物皆可互联深入人心，物联网也成为网络技术应用的重要领域，成为研究者的研究热点之一。
与此同时，随着我国经济的高速发展，人们对于生活品质和家居环境的需求和逐年增高，智能家居市场在这样的大环境背景之下获得了良好的发展，其需求也越来越强烈。
基于此，将家庭中日常所使用的电气设备通过互联网平台予以整合，同时进行远程操控或实时监测已然成为人们的迫切需求，智能家居控制系统所要实现的主要目的是通过智能手机终端和云端服务器来实现对家居设备的监测和控制，最终实现远程操控，按照人们的意愿进行工作。
本篇文章研究了ZigBee、无线传输模块和GPRS/WIFI通信技术，并对其进行了有效整合，构建了新型的智能家居控制系统，能够达到予以设定的功能，具有良好的市场应用前景[1]。
1 系统总体设计本次所设计的智能家居远程控制系统中，实现了通过移动终端设备以及应用软件来对家居设备中的温度、湿度以及烟雾传感器的控制，通过组建了物联网系统，作为智能家具系统中的重要控制节点，手机应用软件可通过通信技术实现对控制器中断的信息互联和蔡总，即使用户距家千里，也能够对家电设备予以有效控制。
基于ZigBee协议的农业物联网监测系统
基于ZigBee协议的农业物联网监测系统一、介绍农业是国民经济的重要组成部分，而农业物联网监测系统是现代农业技术中的一个研究热点。
本文将会介绍一种基于Zigbee协议的农业物联网监测系统，该系统的特点是具有低功耗、低成本、高可靠性、扩展性强等优点。
二、Zigbee协议Zigbee是一种低速、低功耗的无线通信标准，它与WiFi、蓝牙等无线技术一样，都属于无线局域网技术。
Zigbee标准是基于IEEE 802.15.4标准制定的，该标准规定了物理层和数据链路层的协议，可以实现点对点、星型和网状型的无线通信。
三、农业物联网监测系统1、系统架构该系统主要由三部分组成：传感器节点、无线网络和数据中心。
传感器节点：负责采集环境信息，如温度、湿度、光照、土壤水分等。
无线网络：由多个传感器节点组成，采用Zigbee协议进行无线通讯，形成星型或网状型结构，通过协调器节点与数据中心通讯。
数据中心：负责接收传感器节点发送的数据，完成数据处理、存储、分析等任务。
2、系统特点（1）低功耗采用Zigbee协议进行通讯，能够实现低功耗，节点可使用长时间。
（2）低成本Zigbee协议的无线传输芯片价格低廉，传感器节点可以低成本生产，从而实现系统价格的降低。
（3）高可靠性Zigbee协议支持多路径、跳频、碰撞检测等技术，具有高可靠性、强抗干扰能力。
（4）扩展性强系统采用星型或网状型结构，可根据需要扩展网络规模，增加节点数量，实现系统的可扩展性。
四、应用案例该农业物联网监测系统可以广泛应用于农业生产领域，例如农作物种植、畜牧养殖、温室物联网等。
以下是一个农作物种植的应用案例。
1、应用场景本案例针对棉花种植，通过使用该系统来监测棉花生长环境，包括温度、湿度、光照等。
2、系统部署采用星型结构进行网络部署，选用温湿度传感器、光照传感器等传感器节点，将这些节点安装在棉花田地中，并将协调器节点连接至数据中心。
3、数据处理传感器节点采集到的数据通过协调器节点上传至数据中心。
基于ZigBee-GPRS技术的物联网智能家居系统设计
基于ZigBee/GPRS技术的物联网智能家居系统设计摘要：本文提出了一个基于zigbee/gprs技术的智能家居系统的具体实施方案。
重点阐述了zigbee无线通信技术适用于智能家居系统的原因及软硬件设计方案。
该系统通过gprs接入internet，可以实施与家庭网关的无线通信，实现了传感网与电信网络之间的数据传输、不同类型感知网络之间的协议转换，具有良好的应用价值和市场推广价值。
关键词：物联网 gprs zigbee 智能家居家庭网关一、引言物联网是一种通过射频识别（rfid）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网就是“物物相连的互联网”。
第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。
二、物联网智能家居系统的核心技术（一） zigbee技术在智能家居系统中，无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势，这不仅仅因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性，省去了花在综合布线上的费用和精力，而且它更符合于家庭网络的通讯的4个特点：①传输的数据量小；②信息的实时性高；③网络的容量大；④数据安全可靠。
同时随着无线网络技术的进一步发展，尤其zigbee技术的成熟，必将大大促进家庭智能化、网络化的进程。
zigbee是ieee 802.15.4协议的代名词。
根据这个协议规定的技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。
它有自己的协议标准，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线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。
表1给出了上述几种短距离无线通信技术在通信距离、功耗、传输速率、连接设备数上的差别和性能比较。
物联网ZigBee网关的设计与实现
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｓ ｔ ｕ ｓ ｅ ｄ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ｏ ｆ Ｔ ｈ ｉ ｎ ｇ ｓ （ Ｉ Ｏ Ｔ ） ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｔ ｉ ｂ ｌ ｅ、 ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｓ ． Ｓ Ｏ
计 算 机 系 统 应 用
ｈ ｔ ｔ ｐ ： ／ ／ 、 Ｖ ｗ 、 ） ｖ ． ｃ — Ｓ － ａ ． ｏ ｒ ｇ ． ｃ ｎ
２ ０ １ ３年 第 ２ ２卷 第 ６期
物联网 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ网关的设计 与实现①
张艺粟 ， 一 ， 李鸿彬 ， 贾军营 ， 于 波
（ 中国科学院大学，北京 １ ０ ０ ０ ４ ９ ） （ 中国科学院 沈阳计算技术研究所，沈阳 １ １ ０ １ ６ ８ ）
摘
要： 物 联网中应用广泛的 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 协议与传统的 Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ协议并不兼容，如何实现 两种异构网络 的融合是物联
网的关键技术所在 ． 对物联 网网关 的需求进行 了分析，并基于 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０开发套件 、 龙芯 １ Ｂ开发板、 Ｚ ｓ ｔ ａ ｃ ｋ协议栈 和嵌入式 ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ系统， 设计并实现 了一个物 联网 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 网关的原型系统， 完成 了 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ网络的管理 、协议转换、 数据收发等功能， 并通过实验对各部分功能进行 了验证． 关键词 ：网关： Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ ； 物 联网； Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ ；嵌入式 Ｌ ｉ ｎ ｕ ｘ
ｈｅ ｔ ｃ ｏｎ ｖ ｅ ｒ ｇ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｔ ｗｏ ｋ ｉ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｓ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅ ｓ ｓ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｉ ｎ Ｉ ＯＴ． Ｔｈ ｅ ｈｅ ｔ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｉ ＯＴ ｇ ａ ｔ ｅ ｗａ ｙ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｂ ｅ ｇｉ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ，ｔ ｈ ｅ ｎ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｓ ａ ｎｄ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｓ ａ Ｚｉ ｇ Ｂｅ ｅ ｇ ａ ｔ ｅ ｗａ ｙ ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｔ ｙｐ ｅ ，ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ＣＣ２５ ３ ０ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｋ ｉ ｔ ， Ｌ ｏｎ ｇ ｓ ｏ ｎ １ Ｂ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｂ ｏ ａ ｒ ｄ， Ｚｓ ｔ ａ ｃ ｋ ａ ｎ ｄ ｅ ｍｂ ｅ ｄ ｄ ｅ ｄ Ｌｉ ｎ ｕ ｘ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ，ａ ｃ ｈｉ ｅ ｖ ｅ ｓ ｆ ｕ ｎｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｓ ｕ ｃ ｈ ｓ ａ ｍａ ｎａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｈｅ ｔ Ｚｉ ｇ Ｂｅ ｅ ｎ ｅ ｗｏ ｔ ｒ ｋ， ｐ ｒ ｏ ｔ ｏ ｃ ｏ ｌ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｎｄ ａ ｄ ａ ｔ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ， ｎｄ ａ ｔ ｈ ｅ ｎ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｉ ｅ ｓ ｈｅ ｔ ｓ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ．
基于ZigBee的低功耗无线传感节点设计与实现
龙源期刊网
基于ZigBee的低功耗无线传感节点设计与实现
作者：戴由旺李增有韦俞锋
来源：《现代电子技术》2011年第18期
摘要：以CC2430芯片为核心设计一种用于温湿度测量的无线传感节点，为了降低节点功耗，在ZigBee协议栈的基础上进行改进，为传感节点设计了空闲、触发和主动等3种工作模式，使节点能够按照实际需求控制采样的时机和速率，以减少传感节点用于无线通信的能量开销，从而满足无线传感器网络对节点低功耗的设计要求,同时根据已知参数预测传感节点寿
命，并通过实验进行了验证。
低功耗ZigBee节点的研究与实现开题报告
低功耗ZigBee节点的研究与实现开题报告一、选题依据与意义随着物联网的发展和智能家居的普及，低功耗、无线短距通信技术越来越受到公众的关注。
ZigBee是一种低功耗、低速率的无线短距通信技术，具有可靠性高、成本低等优点，广泛应用于家庭自动化、智能电网等领域。
本课题旨在研究与实现低功耗ZigBee节点，探索ZigBee技术在物联网、智能家居等领域的应用，具有很强的实践与应用意义。
二、研究内容与目标1. 根据ZigBee协议，设计ZigBee节点的硬件电路，包括单片机、射频模块、电源管理芯片等。
2. 编写ZigBee协议栈程序，实现低功耗、高可靠性通信。
3. 针对ZigBee的应用场景，开发相应的应用程序，可以是温度采集、光照控制等。
4. 测试ZigBee节点的通信距离、功耗等性能指标，优化系统设计。
5. 总结ZigBee技术在物联网、智能家居等领域的应用前景，提出发展建议。
三、研究方法与技术路线1. 硬件设计方面，采用Cortex-M系列单片机、射频模块、电源管理芯片等组成主控板，同时连接传感器等外围设备。
2. 软件设计方面，基于ZigBee协议栈实现通信协议，采用标准的ZigBee应用层协议，实现节点之间的无线通信。
3. 应用开发方面，根据不同的应用场景，编写相应的应用程序，实现传感器数据采集、智能控制等功能。
4. 性能测试方面，采用射频信号测试仪、电流表等测试工具，评估ZigBee节点的通信距离、功耗等性能指标。
5. 预期成果，完成一个低功耗ZigBee节点的集成、测试与应用，具有较好的稳定性、可靠性和性能。
四、时间安排第1周：文献调研、选题确定、开题报告撰写第2-3周：硬件电路设计、软件程序编写第4-5周：应用开发、性能测试、系统集成第6-7周：数据分析、性能评估、优化改进第8周：论文撰写、报告准备五、预期成果1. 完成低功耗ZigBee节点的硬件电路设计、软件程序编写与应用开发。
2. 完成ZigBee节点的通信距离、功耗等性能测试，并进行优化改进。
基于ZiigBee技术的无线智能家居系统设计的开题报告
基于ZiigBee技术的无线智能家居系统设计的开题报告一、选题背景和意义随着物联网技术的发展，在智能家居领域，越来越多的企业和个人开始研发智能家居系统。
智能家居系统可以将家庭中的各种设备、电器、传感器等组合起来，形成一个互联互通的系统，实现家居的自动化、智能化。
目前较为常用的智能家居系统有基于ZigBee、WiFi、蓝牙、Z-Wave等无线通信技术的系统。
ZigBee技术是一种低功耗、低速率、短距离无线通信技术，适用于家庭环境。
ZigBee使用IEEE 802.15.4标准作为物理层和MAC层协议，具有自组织、自适应、低成本等特点，适用于多种应用场景。
在智能家居领域，基于ZigBee技术的无线智能家居系统具有低功耗、高可靠性、安全性等特点，受到广泛关注。
因此，本课题选用基于ZigBee技术的无线智能家居系统作为研究对象，旨在探究如何设计一种低功耗、高可靠、安全的无线智能家居系统，提高家庭生活智能化水平，增加人们的便利性和生活品质。
二、研究内容和研究方法本课题的主要内容是基于ZigBee技术的无线智能家居系统的设计与实现，主要包括以下方面：1. 系统架构设计：根据智能家居应用的需求和ZigBee技术的特点，设计系统的总体框架和架构。
2. 硬件设计：包括节点硬件设计和网关硬件设计。
节点通过ZigBee 芯片实现与网关的通信；网关通过连接局域网或Internet实现对外通信。
3. 软件设计：包括节点软件设计和网关软件设计。
节点软件包括嵌入式系统设计、无线通信协议实现、传感器数据采集与处理等；网关软件包括数据传输协议实现、通信接口设计、云服务器连接协议设计等。
4. 功能实现：实现智能家居系统的各项功能，包括传感器数据采集、温度控制、电器控制、安防监控等，同时支持手机APP和语音控制。
本课题采用文献调研和实验研究相结合的方法，通过查阅相关文献和参考资料，了解基于ZigBee技术的无线智能家居系统的基本原理和实现方法；同时，采用实验研究的方法，进行系统硬件和软件的搭建与调试。
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设计与实现基于ZigBee无线通信的物联网节
点系统
随着物联网时代的到来，越来越多的设备需要联网互通，以实现更为智能化的功能。
其中，无线通信技术成为了物联网实现的基石之一。
而ZigBee无线通信技术则因其低功耗、低成本、高可靠性等优点，成为了物联网节点系统中的重要组成部分。
本文将探讨基于ZigBee无线通信的物联网节点系统的设计及实现。
一、系统架构
物联网节点系统包括三部分：传感器、ZigBee模块和节点控制器。
传感器采集环境数据，并将数据传输给ZigBee模块。
ZigBee模块负责无线传输数据，同时具有路由功能，可以根据需求与其他模块相互通信。
节点控制器则负责采集、处理和存储传感器数据，并且可以通过无线通信模块与远程服务器进行通信。
二、硬件设计
在设计硬件时，需要考虑到节点的功耗、稳定性、安全性和可靠性等因素。
具体设计如下：
1.传感器的选择
传感器应根据实际使用环境进行选择。
例如，温度传感器可以选择DS18B20，并通过单总线进行连接。
湿度传感器可以选择DHT11或DHT22。
光线传感器可以选择TEMT6000等。
2.ZigBee模块的选择
ZigBee模块可以选择XBee系列模块，包括XBee S2和XBee Pro。
其中，XBee Pro的传输距离更大（可达1.6公里），适合于室外环境中使用。
而XBee S2
则更为适用于室内环境，传输距离可达50-100米。
在选择时，需要根据实际使用
场景进行决策。
3.单片机的选择
单片机可以选择Atmel系列，如ATmega328p。
ATmega328p具有8位RISC
体系结构，16兆赫主频，可编程Flash存储器等特点，具备较好的稳定性和可靠性。
它可以通过Arduino进行编程，可以在工作状态下对灯光、声音、电机等进行控制。
4.电源管理
由于物联网节点系统通常都是由电池供电的，因此需要设计低功耗的硬件，以
延长电池的使用寿命。
在系统中，可以添加一个电池电压检测电路。
当电压低于某个阈值时，节点会将数据发送给服务器，并进入睡眠状态。
三、软件设计
在软件设计上，需要根据系统架构设计相应的程序，并实现不同模块之间的通信。
具体设计如下：
1.节点程序
节点程序是以单片机为核心的程序，负责传感器数据的采集、处理、存储和上传。
一般情况下，节点程序需要按照一个固定的时间间隔进行采集。
采集到的数据可通过ZigBee模块发送给其他节点或服务器。
2.网络程序
网络程序实现ZigBee模块的路由功能。
ZigBee协议采用了“mesh”网络结构，
每个节点都是网络结构的一个节点。
网络程序负责维护节点之间的连接，以及数据的传输。
3.服务器程序
服务器程序负责对上传的数据进行处理、存储和分析。
通过服务器程序，可以实现对物联网节点系统的全局监控、数据分析和故障预测等功能。
四、总结
基于ZigBee无线通信技术的物联网节点系统具有低功耗、低成本、高可靠性等优点，在物联网实现中发挥了重要作用。
本文从系统架构、硬件设计和软件设计三个方面进行了探讨，希望对读者了解物联网节点系统设计及实现提供一些帮助。