zigbee毕业设计范文.doc

中国科学技术大学
硕士学位论文
基于ZigBee技术的数据无线传输系统的设计与实现
姓名：李静
申请学位级别：硕士
专业：模式识别与智能系统
指导教师：张建
20100501
摘娶
摘要
随着现代通信技术的发展，无线通信技术在许多领域得到了广泛的应用。与
有线设备相比，它具有携带方便，无需布线的优势，特别适用于机动性要求较强，
或者工作受到内部线路限制的通信设备。
本文在考虑项目背景以及目前主要的短距离无线通信技术的基础上，针对有
线数据传输方式成本高、移动性差等缺陷，设计并实现了一套基于ＺｉｇＢｅｅ技术
的数据无线传输系统。ＺｉｇＢｃｃ是一种新兴的短距离无线通信技术标准，用于构
建近距离、低功耗、低复杂度、低数据速率、低成本的无线通信网络。将ＺｉｇＢｅｃ
技术与数据采集技术相结合，具有广泛的应用前景。
本文的主要工作是基于通信系统和嵌入式系统的一般设计原则，选择合适的
软硬件开发平台，并着重于软件系统的设计与实现。在硬件方面，详细阐述系统
节点的功能特征，根据模块化的设计思路，完成了数据处理模块、数据采集模块、
电源供应模块、ＲＳ．２３２串口通信模块和无线通信模块的硬件设计，并预留处理
器芯片的Ｉ／Ｏ引脚以供扩展传感器接口，满足野外监测系统多种参数监测的需求。
在软件方面，分析ＺｉｇＢｅｅ通信协议规范设计了系统组网方式、数据采集和无线
通信等功能模块，重点研究了终端节点和网络协调器的通信算法，解决了终端节
点与网络协调器的数据传输问题。最后利用本文设计的系统构建一个试验平台，
进行了数据无线传输系统的功能测试。
测试结果表明，本文设计的基于ＺｉｇＢｅｅ技术的数据无线传输系统能够实时
可靠地无线通信，满足了野外环境多参数监测系统的设计要求，而且为今后智能
化的无线数据采集与传输系统的实现提供了一种新的解决方案。
关键词：ＺｉｇＢｅｃ技术；数据采集；无线传感器网络；ＣＣ２４３０；ＡＲＭ９
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ａｂｓｔ ｒａｃｔ
Ｗｉｔｈ
ｔｈｅ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｍｏｄｅｍ
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｉｒｅｌｅｓｓ
ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｗｉｄｅｌｙ ｉｎ ｍａｎｙ ｆｉｅｌｄｓ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ
ｔｈｅ ｗｉｒｅｄ ｄｅｖｉｃｅｓ，ｉｔ ｉｓ ｅａｓｙ ｔｏ ｔａｋｅ ｗｉｔｈ，ｈａｓ
ｎｏ
ｎｅｅｄ ｔｏ ｗｉｒｅ，ｅｓｐｅｃｉａｌｙ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｔｏ
ｔｈｅ Ｓｔｒｏｎｇ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｏｒ ｆ．０ｒ ｔｌＩｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｔｈａｔ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ
ｂｙ
ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｉｔｅｕｉｔｓ．
ｔｈｅ
Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
ｐｒｏｊｅｃｔ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｔｈｅ ｗｉｒｅｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｔｈｅ
ｍａｉｎ
ｓｈｏｒｔ－ｒａｎｇｅ
ｉｎ ｐｒｅｓｅｎｔ，ｃｏｎｔｒａｒｙ ｔｏ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｃｏｓｔ
ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｉｇｎｓ
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
ａｎｄ
ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ
ｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｔａｎｄａｒｄ．Ｉｔ
ａｎｄ ｐｏｏｒ ｍｏｂｉｌｉｔｙ
ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈｓ
ｚｉｇｂｅｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｚｉｇｂｅｅ ｉｓ
ｗｉｒｅｌｅｓｓ
ａ
ａ
ｏｆ
ｗｉｒｅｌｅｓｓ
ｓｈｏｒｔ－ｒａｎｇｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ
ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｗｉｒｅｌｅｓｓ
ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｗｉｔｈ ｓｈｏｒｔ ｄｉｓｔａｎｃｅ，ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ，ｌｏｗ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ａｎｄ ｌｏｗ ｄａｔａ
ｒａｔｅ，ｌｏｗ ｃｏｓｔ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｔｈｅ
Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ｄａｔａ
ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｇｂｅｅ ｈａｓ ｂｒｏａｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．
ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｉｎｃｅｐｌｅ ｏｆ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｓｙｓｔｅｍｓ，
ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃｈｏｏｓｅｓ