论文总字数：14343字

摘 要

在物联网十分盛行的今天，无线传感器网络作为物联网技术中的核心技术之一，它的应用更是越来越广泛。IEEE802.15.4/ZigBee技术是最近几年来通信领域中的研究热点之一，它具有较低成本、较低功耗、较低速率等特点和高可靠性、组网灵活简单等优势^[1]。 ZigBee凭借其他所不能比拟的优势赢得了海内外的广泛认可，目前越来越多的企业在开发基于自家芯片的ZigBee产品。本文所设计的ZigBee的无线温湿度采集系统可应用于生产生活中的各项领域中，如广泛的应用于蔬菜大棚温湿度的采集、家庭办公自动化温控、工业与环境信息监测等各种不同的场景，具有十分广阔的市场前景。本设计拟选用2.4GHz的CC2530作为整个系统的核心芯片，通过协调器向传感器发出组网信号，在一定范围内搭建一个无线局域网，传感器所测得的温湿度可以通过串口显示在PC机的上位机界面，并且能将数据存储在数据库中。

关键词：无线传感器网络；ZigBee；数据采集；Z-Stack

Abstract

Today, the Internet of Things is very popular, wireless sensor network as one of the core technologies in the Internet of Things technology, its application is more and more extensive. IEEE802.15.4/ZigBee technology is one of the research hotspots in the field of communication in recent years. It has the advantages of lower cost, lower power consumption, lower rate, high reliability, flexible networking and so on [1]. ZigBee has won wide recognition at home and abroad for its unmatched advantages. More and more companies are developing ZigBee products based on their own chips. The ZigBee wireless temperature and humidity acquisition system designed in this paper can be applied to various fields in production and life, such as the wide application of temperature and humidity collection in vegetable greenhouses, home office automation temperature control, industrial and environmental information monitoring, etc. The scene has a very broad market prospect. This design intends to use 2.4GHz CC2530 as the core chip of the whole system. It sends a networking signal to the sensor through the coordinator, and builds a wireless local area network within a certain range. The temperature and humidity measured by the sensor can be displayed on the upper position of the PC through the serial port. Machine interface, and can store data in the database.

KeyWords: Wireless sensor network; ZigBee; data acquisition; Z-Stack

目录

摘 要 II

Abstract III

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2国内外的研究现状 1

1.3无线温湿度采集系统设计思路 2

第2章ZigBee协议简介 3

2.1 ZigBee技术简介 3

2.2 ZigBee网络设备 3

2.3 ZigBee协议栈架构 4

2.4本章小结 5

第3章系统硬件设计 6

3.1系统整体方案 6

3.2协调器电路设计 6

3.2.1 CC2530核心电路设计 6

3.2.2外围电路设计 7

3.3 终端节点电路设计 8

3.4本章小结 8

第4章系统软件设计 9

4.1系统软件平台概述 9

4.2 ZigBee设备通信设计 10

4.3 Visual Studio上位机设计 10

4.4 本章小结 10

第5章 系统调试及结果分析 11

5.1组网测试 11

5.2运行结果 11

5.3结果分析 13

5.4本章小结 13

致谢 14

参考文献 15

第一章 绪论

1.1引言

ZigBee技术是近几年来开始兴起的一种介于蓝牙和WiFi之间的无线传输技术，与蓝牙相比，ZigBee的抗干扰能力强；与WiFi相比，它的功耗低，自组网能力强，由于它的低功耗，低成本，短距离等优点，因此被医疗，军事，通讯等领域被越来越多的应用。它采用CSMA-CA方式接入信道，可有效地避免通信冲突^[2]。ZigBee的网络拓扑结构主要有星型网、网状网和树状网三种结构。设备地址分为16位短地址和64 位长地址，具有较大网络容量^[3]。它的应用层可根据用户自己的需要来进行个性化的开发。

在物联网盛行的今天,无线传感器网络作为物联网中的核心技术之一， 应用更是日益广泛。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，WSN)是通过各种不同类型的传感器共同工作来采集周围环境的数据，然后通过无线网络的发送，以自组多跳的这一形式传送到一个由用户所指定的的节点来进行数据信息收集的这样一种网络。WSN的这一特殊性质决定了它不需要太高的传输带宽即可完成所规定的工作，而仅仅需要极低的功率和较低的传输延时。ZigBee技术不仅是近几年来通信领域中的研究热点之一，也在医疗，军事，科技等领域方面有比较大的应用。ZigBee技术以其自身具有的低成本，低功耗，抗干扰能力强，自组网简单灵活等优势，逐渐成为WSN实际上的国际标准^[4]。

ZigBee技术在各个领域都有一定的应用，比如可以将ZigBee技术应用于医院患者的定位与护理中，可以方便医护人员更换的了解患者的动态与身体情况。并通过无线网络传输到后台进行分析，方便管理员调节大棚温湿度，节省了人力和财力；如果将ZigBee技术应用于家庭生活中，则可以方便的检查电力，自来水的使用情况。智能化控制空调、灯光、火灾等感应系统，节约能源；在社区老年福利院和敬老院等地，若是使用ZigBee人员定位系统，可以动态的实时监测各人员所处的位置，方便人员的及时护理。

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