本文選題：無線傳感器網(wǎng)絡(luò) + 無線抄表系統(tǒng)��； 參考：《沈陽建筑大學》2014年碩士論文

【摘要】：隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展和日益普及,ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以其短距離、低復(fù)雜度、低速率、低功耗、低成本的優(yōu)勢成為當前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及自動化控制領(lǐng)域中的一個重要研究課題。它依據(jù)IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議標準,在數(shù)千個微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量,以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個傳感器,通信效率非常高。無線電能抄表系統(tǒng)是ZigBee應(yīng)用領(lǐng)域之一。抄表系統(tǒng)是日常生活中重要的組成部分,傳統(tǒng)抄表數(shù)據(jù)實時性差、準確率較低,用戶數(shù)據(jù)不能夠?qū)崟r、準確地送到相關(guān)部門數(shù)據(jù)庫,且抄表所需要的人力、物力代價也比較大,為了解決這些問題無線抄表技術(shù)應(yīng)運而出。本文在對ZigBee技術(shù)進行了分析和研究的基礎(chǔ)上提出了一種利用ZigBee技術(shù)的無線抄表系統(tǒng)設(shè)計方案。論文主要完成了以下工作：●闡述了ZigBee協(xié)議棧的總體功能結(jié)構(gòu),對ZigBee的物理層、介質(zhì)訪問控制層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的結(jié)構(gòu)進行了分析,詳細介紹了如何實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立,網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)節(jié)點的加入與離開等功能,●分析了ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的幾種路由協(xié)議,在對現(xiàn)有ZigBee路由算法分析的基礎(chǔ)上,提出了一種優(yōu)化樹形路由算法(Tree Routing Optimization,TRO),該算法能減少路由跳數(shù),從而提高了網(wǎng)絡(luò)的靈活性,延長網(wǎng)絡(luò)壽命。通過對隨機選取的數(shù)據(jù)路由過程進行了對比分析,比較了樹形路由算法和優(yōu)化樹形路由算法的執(zhí)行結(jié)果,表明本文所提出的TRO算法具有降低路由跳數(shù)的功能,適合在無線抄表系統(tǒng)中應(yīng)用。·設(shè)計了一套無線傳感器網(wǎng)絡(luò)抄表試驗系統(tǒng),該系統(tǒng)包括微控制器(MCU)控制電路、無線通信電路以及數(shù)據(jù)采集電路,其中微控制器選用了8位8051微控制器即ATmega128L,射頻(RF)通信模塊的核心部分選擇了TI公司生產(chǎn)的CC2420的射頻收發(fā)器,數(shù)據(jù)采集電路核心處理器采用了ATMEL公司生產(chǎn)的ATmega8單片機,并最終利用VC++開發(fā)環(huán)境設(shè)計了上位機監(jiān)控平臺�！ぷ詈�,完成了系統(tǒng)整體平臺的搭建,并進行了電表計量精度和ZigBee節(jié)點之間通訊的抗干擾能力測試,經(jīng)過實驗檢測表明,無線抄表系統(tǒng)的各模塊可以正常運行,實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建,數(shù)據(jù)能夠傳輸?shù)焦芾碇行?且傳輸時延滿足系統(tǒng)的設(shè)計要求,達到了預(yù)期的設(shè)計要求。
[Abstract]:With the rapid development of wireless network technology and the increasing popularity of ZigBee wireless network technology for its short distance, low complexity, low speed, low power consumption, The advantage of low cost has become an important research topic in wireless sensor network and automation control field. Based on the IEEE 802.15. 4% ZigBee protocol, it communicates among thousands of tiny sensors. These sensors require only a small amount of energy to transmit data from one sensor to another by means of radio waves, and the communication efficiency is very high. Radio energy meter reading system is one of the application fields of ZigBee. Meter reading system is an important part of daily life, the traditional meter reading data is poor in real time, low accuracy, user data can not be real-time, accurately sent to the relevant departments database, and the meter reading needs more manpower and material costs. In order to solve these problems, wireless meter reading technology should be shipped out. Based on the analysis and research of ZigBee technology, a design scheme of wireless meter reading system based on ZigBee technology is proposed in this paper. The main work of this paper is as follows: the overall function structure of ZigBee protocol stack is expounded. The physical layer, media access control layer, network layer and application layer of ZigBee are analyzed, and the establishment of ZigBee network is introduced in detail. Several routing protocols in ZigBee network are analyzed. Based on the analysis of existing ZigBee routing algorithms, a tree routing optimization algorithm (TRO) is proposed, which can reduce the number of routing hops. Thus, the flexibility of the network is improved and the network life is prolonged. By comparing and analyzing the randomly selected data routing process, the results of the tree routing algorithm and the optimized tree routing algorithm are compared. The results show that the proposed TRO algorithm has the function of reducing the number of routing hops. A set of wireless sensor network meter reading test system is designed. The system includes MCU control circuit, wireless communication circuit and data acquisition circuit. Among them, 8 bit 8051 microcontroller (ATmega128L) is selected as the microcontroller, the core part of RF communication module is the RF transceiver of CC2420 produced by TI, and the core processor of data acquisition circuit is ATmega8 single chip microcomputer produced by Atmel. Finally, the host computer monitoring platform is designed by using VC development environment. Finally, the whole system platform is built, and the measurement accuracy of electric meter and the anti-interference ability of communication between ZigBee nodes are tested. The modules of the wireless meter reading system can run normally, realize the construction of the network, the data can be transmitted to the management center, and the transmission delay can meet the design requirements of the system and meet the expected design requirements.
【學位授予單位】：沈陽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM933.4;TN92

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本文編號：2115811