本科毕业设计--基于zigbee无线温度采集系统.doc

吉 林 农 业 大 学学 士 学 位 论 文 题目名称： 基于ZigBee的无线温度采集系统的设计 学生姓名： 院 系：信息技术学院 专业年级：2006级电子信息 指导教师： 职 称： 讲 师 2010年 05月 25 日目 录题目I摘要及关键词I1 前 言11.1 研究的背景及意义11.2 国内外研究现状及发展趋势21.3 论文的主要工作42 系统总体设计52.1 系统总体设计方案52.1.1 系统总体结构62.1.2 上位机操作主要部分82.1.3 各部分功能介绍92.2 硬件系统总体设计132.3 无线收发模块153 ZigBee收发器CC2430主要结构183.1 CC2430功能特点与结构183.2 CC2430内部一些重要单元模块183.2.1 电压调节器(Voltage Regulators)183.2.2 调试仿真接口193.2.3 SLEEPTIMER194 ZigBee无线网络节点的软件设计204.1 ZigBee协议栈204.2 ZigBee信道分配204.3 网络的建立与加入204.3.1 数据的发送与接收205 系统流程图225.1 温度监测点软件设计225.2 温度测量节点的功耗估算235.3 软件设计245.4 温度监控软件模块266 总结与展望27参考文献30致 谢31附 录32附录一32附录二33基于ZigBee的无线温度采集系统的设计姓名：李鸿飞专业：电子信息科学与技术指导教师：宫 鹤摘要：文章对ZigBee技术进行了研究，应用无线技术进行数据采集。无线传感器网络是由分布在各个区域的自组织节点设备的无线网络。这些节点设备通过自身的传感器来监测周围的物理或者环境状况，比如温度、声音、压力、震动等，通过汇总和分析这些信息做出决策。无线传感网络最初应用在军事领域，用以战地的一些监测。随着无线传感器网络应用的越来越广泛，它成为了当前研究的热点之一。无线传感器网络是由大量的节点组成的，节点在无线传感网络中具有路由和感知的功能。通常无线传感网络由大量的低成本、资源受限的传感器节点组成，用来部署在复杂的环境中，节点往往通过电池来供电。ZigBee技术作为一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。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，所以其通信效率非常高。本文首先介绍了ZigBee技术的发展现状、ZigBee技术规范及ZigBee芯片CC243O的特点。其次具体论述了采用CC243O完成分布式温度测量系统的设计方案，讨论了无线网络的功耗管理方法、无线网络的配置、利用片内温度传感器检测环境温度、从节点温度数据的发送、主节点对温度数据的接收及上传给上位机显示等内容。关键词:无线传感器网络; 数据采集 ;ZigBee; 802.15.4; cc2430; 无线通信The Design of WirelessTemperatureCollection System Based on ZigBeeName：Li Hongfei Major：Electronic Information Science and Technology Tutor：Gong HeAbstract：This essay mainly studies the technology of ZigBee, using wireless technology to collect dates. A Wireless Sensor Network (WSN)is a network consisting of spatially distributed self-organizing devices. These devices use their sensors to monitor devices. Their sensors to monitor environmental conditions，such as temperature，sound，Pressure vibration，and so on. WSN were originally motivated by military applications，such as battlefield surveillance. They become one of the hottest research directions of computer science now days. WSNs consist of large number of sensor nodes which have the capability of computing, sensing and communicating. Most sensor nodes are low-cost and resources-constrained compared to other embedded systems, so it can be deployed in a large scale. ZigBee technology as one king of emerging wireless network technology with near distance, low complexity, the low powerless, the low cast, is mainly used in the near distant wireless connection. It has its own agreement standard to communicate between several thousand small sensors Interco ordination realization communications. These sensors only need very few energies, pass the date by the relay way through the radio wave from a sensor to anther, therefore they communicate with an extreme by high efficiency wireless connection. This article briefly introduced the development of ZigBee technology and the specification of it, also the characteristics of the CC2430 chip on which the ZigBee technology can be implemented. Beside, in give a sample application example on how to realize a distributed temperature measure task, including power consumption management, configuration of wireless network , using the on-chip temperature sensor to detect the environment temperature, the way the temperature data is send from child-device, and the receiving of temperature. Data on the coordinate side, and the way the data is up-loaded to a PC, on which the data is further display.Key words: ZigBee; data collection; 802.15.4; CC2430; wireless communication351 前 言 1.1研究的背景及意义 随着电子产业的发展，无线通信、无线控制、无线定位、无线组网等进入各个领域。ZigBee, 在中国被译为紫蜂,它与蓝牙相类似.是一种新兴的短距离无线技术1. 用于传感控制应用(sensor and control). 此想法在IEEE 802.15工作组中提出,于是成立了TG4工作组,并制定规范IEEE 802.15.4. 2002年,ZigBee Alliance成立. 2004年,ZigBee V1.0诞生.它是ZigBee的第一个规范.但由于推出仓促,存在一些错误. 2006年,推出ZigBee 2006,比较完善. 2007年底,ZigBee PRO推出ZigBee的底层技术基于 IEEE 802.15.4. 物理层和MAC层直接引用了IEEE 802.15.4在蓝牙技术的使用过程中，人们发现蓝牙技术尽管有许多优点，但仍存在许多缺陷。对工业，家庭自动化控制和工业遥测遥控领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等，而工业自动化，对无线数据通信的需求越来越强烈，而且，对于工业现场，这种无线数据传输必须是高可靠的，并能抵抗工业现场的各种电磁干扰。因此，经过人们长期努力，ZigBee协议在2003年正式问世。另外，ZigBee使用了在它之前所研究过的面向家庭网络的通信协议2Home RF Lite。长期以来，低价、低传输率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。自从Bluetooth出现以后，曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃不已，但是Bluetooth的售价一直居高不下，严重影响了这些厂商的使用意愿。如今，这些业者都参加了IEEE802.15.4小组，负责制定ZigBee的物理层和媒体介入控制层。IEEE802.15.4规范是一种经济、高效、低数据速率（clustered）Case SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID:break；Case SAMPLEAPP_FLASH_CLUSTERID:flash Time=BUILD_UINT16（put-cmd.Data1，put-cmd.Data2）；Halle Blink（HAL_LED_4，4，50，（flashTime/4）；break；5系统流程图51温度监测点软件设计温度监测节点采用CC2430芯片,软件部分采用IAR Embedded Workbench平台开发完成,主要完成各数字温度传感器的温度数据读取,以及ZigBee无线数据传输的相关功能,并能以RS232串口方