基于Zigbee技术无线传感器网络系统研究开题报告

1、基于zigbee技术无线传感器网络系统研究开题报告 毕业设计（论文）选题申请表 根本情况 学生姓名 学 号 2 专 业 计算机科学与技术 年 级 xx 题 目 基于 zigbee 技术的无线传感器网络系统研究 选题 指导教师推荐 学生自拟 其它 选择此题目原因 本课题属于嵌入式设计与开发类题目，符合自己的兴趣。 课题主要要求设计并使用zigbee技术完成日常生活中使用无线传输的设备。zigbee 作为新型的通信技术，其本身具有的特性使得 zigbee 技术必将在到来的物联网时代有很大的作为。所以在这个时候研究 zigbee 技术是很有必要的，由于水平有限，本课题的任务主要是在充分了解 zigb

2、ee 协议栈各层功能的根底上，使用 2430 芯片，完成日常生活中的无线使用场所使用 zigbee 的设计，提供一套开发流程，能够更快更平安的将 zigbee 技术真正应用到实际的生活中去。 程序开发上主要是 c 语言，使用 ti 公司开发的 zigbeexx 协议栈开发应用层程序。硬件方面使用 ti 公司的 2430 芯片，搭配下载调试器等。 指导教师意见 指导教师签字: 年 月 日 院 部 意 见 院长签字： 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 题目 基于 zigbee 技术的无线传感器网络系统研究 要求 1.掌握 zigbeexx 协议栈，设计一个 zigbee 模拟使用装臵； 2.实现

3、 zigbee 的主要功能，模块使用方便，实用性强； 3.本装臵硬件局部采用 ti 公司 2430 芯片，软件平台选用 iar 集成开发环境技术进行设计； 4.论文字数 5000 字以上； 5.论文由电子文本和打印件构成,统一用 a4 纸打印； 6.完整的论文构成要件: 封面 、摘要页、目录、正文、致谢、参考文献（20 篇以上，包含英文文献） 内容与技术参数 1.本毕业设计通过阅读 zigbeexx 协议栈，选择适当的硬件模块与软件平台实现一套使用 zigbee 的模拟装臵； 2.要求论文条理清晰，内容标准，设计合理，按照枣庄学院本科生毕业论文模板要求的标准认真撰写； 3.毕业设计要有自己的思

4、想，不得抄袭他人的成果，要有创新点，有实用的价值； 4.资料要求详实，有相应的参考文献，如果有引用别人的地方，要注明。 工作方案 xx 年 11 月 1 日-xx 年 12 月 20 日：通过网络和书籍等各种途径了解 zigbee 的功能和协议栈的标准。 xx 年 12 月 20 日-xx 年 2 月 20 日：根据系统需求，根据指导老师提供的技术资料，完成系统硬件和软件的设计。 xx 年 2 月 20 日-xx 年 4 月 1 日：进行程序的编写和调试。 xx 年 4 月 1 日-xx 年 5 月 1 日：进行毕业论文的撰写，提交初稿。 xx 年 5 月 1 日-xx 年 6 月 1 日：完

5、成毕业论文的最终稿，并将全部材料上交指导老师。 下达日期： xx 年 11 月 15 日 完成日期： xx 年 5 月 20 日 学 生： （签名） 年 月 日 指导教师： （签名） 年 月 日 院 长： （签名） 年 月 日 信息科学与工程学院 毕业设计（论文） 开 题 报 告 题 目： 基于 zigbee 技术的无线传感器网络系统研究 姓 名： 学 号： 2 年 级： xx 专 业：计算机科学与技术 指导教师： 单承刚 职 称： 讲 师 枣庄学院 信息科学与工程学院 制 xx 年 12 月 说 明 一、开题报告前的准备 毕业设计（论文）题目确定后，学生应尽快征求导师意见，讨论题意与整个毕业

6、设计（论文）（或设计）的工作方案，然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲，主要由以下几个局部构成： 1研究（或设计）的目的与意义。应说明此项研究（或设计）在生产实践上或对某些技术进行改革带来的经济与社会效益。有的课题过去曾进行过，但缺乏研究，现在可以在理论上做些探讨，说明其对科学开展的意义。 2国内外同类研究（或同类设计）的概况综述。在广泛查阅有关文献后，对该类课题研究（或设计）已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述，只对本人所承当的课题或设计局部的已有成果与存在问题有条理地进行阐述，并提出自己对一些问题的看法。引用内容要有标注。 3课题研究（或设计）的内容。要具体写出将在哪些方面开

7、展研究，要重点突出。研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的，并要考虑与其它同学的互助、合作。 4研究（或设计）方法。科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法，是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。因此，在开始实践前，学生必须熟悉研究（或设计）方法，以防止蛮干造成返工，或得不到成果，甚至于写不出毕业设计（论文）或完不成设计任务。 5实施方案。要在研究提纲中按研究（或设计）内容落实具体时间与地点，有方案地进行工作。 二、开题报告 1开题报告可在导师所在教研室或系内举行，须适当请有关不少于 3 位老师参加，导师及所有同导师的同学必须参加。 2本表（页面：a4）在开题报告通过论证

8、后填写，一式三份，本人、导师、所在系（要原件）各一份。 三、考前须知 1开题报告的撰写完成，意味着毕业设计（论文）工作已经开始，学生已对整个毕业设计（论文）工作有了周密的思考，是完成毕业设计（论文）关键的环节。在开题报告的编写中指导教师只可提示，不可包办代替。 2无开题报告者不准申请辩论。 一、 选题依据（拟开展研究工程的研究目的、意义） . 1. 背景： 过去假设干年以来，通信技术快速开展，短距离无线通信技术已经成为通信技术中的一大热点。各种网络终端的出现、工业控制的自动化和家庭的智能化等迫切需要一种具备低本钱、低距离、低功耗和组网能力强等优点的无线互连标准。 随着各种便携式个人通信设备与家

9、用电器设备的增加，人们享受蜂窝移动通信系统带来的便利的同时，对短距离的无线与移动通信又提出了新的需求，使得短距离无线通信异军突起，包括无线局域网(wlan)、蓝牙(bluetooth)技术、无线保真(wifi)、超宽带(uwb)以及 zigbee 技术等各种热点技术相继出现，均展现出各自巨大的应用潜力。其中，低速率、低功耗、低本钱的 zigbee 技术作为无线传感器网络的主要支撑技术获得广泛的关注。zigbee 作为一种新兴的短距离无线通信技术，正有力地推动着低速率无线个人区域网络lr.wpan(low-ratewireless personal area network)的开展，可以广泛应用

10、于工业控制、家庭自动化、医疗护理、智能农业、消费类电子和远程控制等领域，将拥有广阔的应用前景。预计随着 zigbee 技术以及相关技术的开展，低速率应用将日益广泛，在我们的生活中扮演越来越重要的角色。 zigbee 的提出弥补了短距离无线通信技术应用研究的空白，现在该技术已经成为研究的新热点，在不久的未来，基于 zigbee 技术的产品将会形成一个新的浪潮，势不可挡地席卷全球，而它的开展前景将同计算机、互联网一样融入人们生活的每一个角落，给人们的生活带来方便和快捷。研究 zigbee 组网技术，可为下一步应用打下良好理论根底，方便进行系统设计。本文将结合当今的开展趋势和 zigbee 的技术特

11、点，利用 zigbee 技术实现无线传感器网络模拟装臵。 . 2. 目的： 主要对 zigbee 的自组网功能进行分析研究，且设计出一套模拟装臵。本模拟装臵从实际出发，选择 ti 公司的 2430 芯片，利用 iar embedded workbench 开发工具对一个完整的 zigbee 网络的组网过程进行实验，然后在无线传感网 zigbee 套件上实现了一个网状拓扑结构的通信实验。 此模拟装臵充分的展示了 zigbee 的功能特性，使开发者能快速的掌握 zigbee 的技术要领，给需要使用 zigbee 的工程提供借鉴。同时具有移植方便，稍微加以修改即可应用在实际的工程中。 3 3 、意义

12、： 随着社会的开展，人们对通信技术的要求日益提高，无线通信技术在其中扮演着越来越重要的角色。zigbee 网络主要应用于工业控制、汽车控制。农业控制、医学领域、家庭智能控制、消费类电子设备的遥控装臵以及 pc 外设的无线连接等领域。 zigbee 网络具有低本钱、低功耗、低速率、近距离、短时延、高容量、高平安及免执照频段等特点。在短距离、低功耗且传输速率要求不高的各种电子设备之间，完成周期性数据、间歇性数据和低反映时间数据的传输，比拟适合采用 zigbee 网络来实现。zigbee作为一种如此有生命力的短距离通信技术，根据 zigbee 联盟所定义的标准，如果能够实现协议库的封装及模块化，使得

13、协议在不同的硬件平台间，不同的应用系统间的能够便捷移植，尤其是能实现基于 arm 微控制器的 zigbee 组网技术，是一件非常有意义的事情，这将给我们解决 zigbee 实际反响中的问题带来更大的自由度和选择性。 目前大多数用户只能借鉴于 zigbee 厂商提供的开发平台进行应用层程序的开发，但是运用厂商提供的开发平台和开发工具，用户再选芯片型等方面会受到很大限制，极大的束缚了 zigbee 产业的开展。所以搭建一个可以很快就应用于商业用途的 zigbee 使用模型就显得非常重要，本课题正是在此思想上设计了一套非常实用的模拟装臵，实现了 zigbee 的重要的功能特性。无论从 zigbee

14、的理论上，还是从实际的应用中都很有价值。 二、文献综述内容（在充分收集研究主题相关资料的根底上，分析国内外研究现状，提出问题，找到研究主题的切入点，附主要参考文献） 国内外研究状况： 为了推动 zigbee 技术的开展，chipcon（已被 ti 收购）与 ember、freescale、honeywell、mistubishi、motorola、philips 和 samsung 等公司共同成立了 zigbee 联盟（zigbee alliance），目前该联盟已经包含 130 多家会员。该联盟主席 robert f.haile 曾于 xx 年 11 月亲自造访中国，以免专利费的方式吸引中国

15、本地企业参加。据市场研究机构预测，低功耗、低本钱的 zigbee 技术将在未来两年内得到快速增长，xx 年全球 zigbee 器件的出货量将到达 100 万个，xx 年底将超过 8000 万个，xx 年将超过 1.5 亿个。这一预言正在从 zigbee 联盟及其成员近期的一系列活动和进展中得到验证。在标准林立的短距离无线通信领域，zigbee 的快速开展可以说是有些令人始料不及的，从 xx 年底标准确立，到 xx 年底相关芯片及终端设备总共卖出 1500 亿美元，应该说比被业界“炒”了多年的蓝牙、wi-fi进展都要快。 zigbee 技术在 zigbee 联盟和 ieee802.15.4 的推

16、动下，结合其他无线技术，可以实现无所不在的网络。它不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域有具有巨大的运用价值，在未来其应用可以涉及到人类日常生活和社会生产活动的所有领域。由于各方面的制约，zigbee 技术的大规模商业应用还有待时日，但已经展示出了非凡的应用价值，相信随着相关技术的开展和推进，一定会得到更大的应用。但是，我们还应该清楚的认识到，基于 zigbee 技术的无线网络才刚刚开始开展，它的技术、应用都还远谈不上成熟，国内企业应该抓住商机，加大投入力度，推动整个行业的开展。 国内很多的有关 zigbee 的研究还只是停留在理论阶段，真正使用 zigbee 技术做出适合市场需要的产品

17、的工程很少。所以创立一个能快速展示 zigbee 功能的模拟装臵，就非常的有必要。该模拟装臵不仅很全面的展示了 zigbee 的功能，而且提供了一套使用 zigbee方法，某些工程甚至可以直接使用此装臵。zigbee 协议栈本身的复杂性可能会使得某些工程望而却步，转而使用其它的无线技术，通过此装臵也能够给需要使用无线的工程提供参考。 参考文献： 1 张令意等. 新型无线通信技术-zigbee.现代通信.xx.5. 2 张平等. 低功耗无线通信技术-zigbee.中兴通讯技术.xx.8. 3 崔莉等. 无线传感器网络标准化工作进展.信息技术快报.xx.3. 4 张宏亮. zigbee 软件开发人

18、员指南(基于 jennie mslx).北京博讯科技.xx. 5 蒋挺.赵成林. zigbee 技术及应用.北京邮电大学出版社.xx.5. 6 瞿雷.胡咸斌 zigbee 技术及应用 北京航空航天大学出版社 xx.09. 7 cox d.jovanov e.milenkovic a. time synchronization for zigbee works.proceedings of the thirty-seventh southeastern symposium on systemtheory. xx.10. 8 gang ding sahinoglu z.bhargava b. re

19、liable broadcast in zigbee works.proceedings of second ammual ieee communications society conference onsensor and ad hoe communications and networks.xx.9. 9 赵诚宇. 如何开发更具有鲁棒性的 zigbee 解决方案.xx.4. 10 蔡雨楠，王福豹，严国强. 基于数据效劳和能量控制的 zigbee 路由策略的研究.微型电脑应用，xx.1. 11 许力.郑宝玉. manet 环境下基于能量保护的路由策略及其研究进展.电子与信息学报，xx.6.

20、 12 张振中，王伟. zigbee 技术与市场、现状和未来.xx.7. 13 egan d. the emergence of zigbee in building automation and industrialcontr01. computing and control engineering journal.xx.6. 14 张周.周剑扬，门沫. zigbee 在智能家居系统中的应用研究.工业控制计算机.xx.1. 15 罗超.杨卫，朱兵. 双核无线传感器网络节点通信接口设计. 仪表技术与传感 器，xx.3. 16 夏涛.陶洋. 基于 hello 消息和 mac 层协作的 aodv

21、路由改良.通信技术.xx. 17 林军.谢维波. 一种基于 aodv 协议的改良协议 eaodv. 贵州大学学报(自然科学版).xx，5. 18 赵赫迪.张明月. zigbee 技术的应用领域.xx，1. 19 吕治安.zigbee 网络原理与应用开发.北京：北京航空航天大学出版社，xx. 20 蒋挺等. 紫蜂技术及其应用 .北邮出版社 xx. 21 drew gislason .zigbee wireless networking .newnes.xx.8 三、研究方案（主要研究内容、目标，研究方法、进度） 研究内容： 基于 zigbee 技术的无线网络传感器主要应用于低速率、低功耗要求的无

22、线环境。其本身的特性是由其协议栈的标准决定的，本课题研究的重点也是在于协议栈的实现方面。 主要有： （1）zigbee 协议栈各层的标准（物理层、mac 子层、网络层、应用层）、各层的功能以及各层之间的数据传输方式与数据帧格式。 （2）zigbee 路由算法设计。 （3）zigbee 的设备类型的设计以及各个设备之间的组网方式。 （4）zigbee 的应用层开发流程，zigbee 平安性保证。 研究目标： 使用基于 zigbee 技术的无线网络传感器，完成一个无线传感器网络模拟装臵，该模拟设备将充分表达 zigbee 的功能特点。能够很清晰的展现 zigbee 各层之间以及 zigbee 设备

23、之间的传输方式。通过设计满足实际需要的 zigbee 应用程序，实现 zigbee 的各种功能特点。并结合上位机软件将 zigbee 数据在 zigbee 网络中的传输情况和自动组网以及数据路由的情况通过显示设备显示出来。 研究方法和技术方案： zigbee 协议由 zigbee 联盟在试用 502.15.4 规定的物理层和 mac 层的根底上开发的zigbee 网络层和应用支持子层，以及平安支持层等。所以 zigbee 的研究重点在于其无线 自组网的功能和 zigbee各层的数据帧格式。通过设计一种模拟装臵数据的收开展示 zigbee模块对数据的处理流程，通过比照选择适宜的硬件模块和软件平台

24、。 网络的开始由 zigbee 协调器发起，随后参加路由器和终端节点。数据可以由协调器发起申请，感知网络拓扑的状态。同时终端节点也可以将自己的数据随时的通过路由器发给协调器进行聚集处理。路由器那么负责数据的转发，zigbee 的主要功能就表达在路由的功能上。zigbee 路由算法的任务是在节点和节点之间建立路由，实现可靠地数据传递，一个完整的 zigbee 路由算法应包括路由方式、路由发现和路由维护等内容。数据到达 zigbee路由器时，从底层的物理层到 mac 层，再通过网络层处理按照一定的路由算法再传给底层进行数据的转发，完成数据的路由。在路由器设备上可以参加 lcd 显示模块，从而可以清

25、晰的展现数据的传播方式。并通过使用抓包软件，观察数据报的封装格式。最后通过实际的需求，设计出一套模拟的 zigbee 装臵。 选择 ti 公司的 2430 作为硬件的平台， 高性能和低功耗的 8051 微控制器核。 它 集成符合 ieee802.15.4 标准的 2.4 ghz 的 rf 无线电收发机，有着优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性、硬件支持 csma/ca 功能，而且使用我们熟悉 8051 微控制器核降低了开发的难度。 所用的软件平台是 iar embedded workbench 开发工具。 研究进度： 本工程的研究进度如下： 1、熟悉 zigbee 协议栈及其实验，熟悉 2430 芯片的开发和实