【摘要】：隨著社會的進步和發(fā)展,許多場合下都需要對環(huán)境信息進行實時的監(jiān)測,傳統(tǒng)的有線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)布線麻煩、功耗大、代價高。隨著無線技術(shù)與傳感器技術(shù)的融合,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為此類問題有效地解決方案。通過對ZigBee無線技術(shù)的研究和分析,設(shè)計了一套基于ZigBee的低功耗數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng),該設(shè)計結(jié)合了嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)和無線通信技術(shù)等,能夠長時間穩(wěn)定的完成溫度、濕度、煙霧和人體紅外等環(huán)境信息的采集與傳輸工作。本文首先介紹了課題研究的背景,以及ZigBee技術(shù)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。隨后介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展、體系結(jié)構(gòu)、特點以及應(yīng)用前景。然后分析了數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的總體設(shè)計,確定了功能模塊的劃分、芯片的選型以及節(jié)點低功耗的設(shè)計思路。芯片選擇廣泛應(yīng)用于2.4GHz片上系統(tǒng)解決方案的TI公司的CC2530芯片。然后重點介紹了ZigBee無線節(jié)點硬件和軟件的設(shè)計。ZigBee無線節(jié)點硬件電路采用Protel99SE軟件設(shè)計,主要有ZigBee無線通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、電源模塊、調(diào)試模塊等。ZigBee無線節(jié)點的硬件電路分為核心板和底板兩個部分,核心板主要完成無線信號的收發(fā)功能,而底板則主要提供傳感器接口、串行通信接口、調(diào)試接口以及電源電路等。ZigBee無線節(jié)點軟件開發(fā)環(huán)境采用配套的IAR Embedded Workbench,并通過移植TI公司的Z-Stack協(xié)議棧,在其應(yīng)用層上為協(xié)調(diào)器、路由節(jié)點和終端節(jié)點編寫自己的代碼,降低開發(fā)難度,縮短開發(fā)周期。最后搭建基于ZigBee的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并對其進行測試,著重觀察終端節(jié)點的功耗,得到系統(tǒng)的運行結(jié)果,證明系統(tǒng)的可用性和低功耗。
[Abstract]:With the progress and development of society, it is necessary to monitor the environment information in real time in many situations. The traditional wired monitoring network has the advantages of troublesome wiring, high power consumption and high cost. With the combination of wireless technology and sensor technology, wireless sensor network has become an effective solution to these problems. Through the research and analysis of ZigBee wireless technology, a low power data acquisition and transmission system based on ZigBee is designed. The design combines embedded technology, sensor technology and wireless communication technology. Humidity, smoke and human infrared and other environmental information collection and transmission work. This paper first introduces the background of the research and the research status of ZigBee technology at home and abroad. Then the development, architecture, characteristics and application prospect of wireless sensor network and ZigBee wireless network are introduced. Then, the overall design of the data acquisition and transmission system is analyzed, and the partition of the function modules, the selection of the chip and the design idea of the low power consumption of the nodes are determined. The chip selects TI's CC2530 chip, which is widely used as a system solution on 2.4GHz chip. Then the design of ZigBee wireless node hardware and software. ZigBee wireless node hardware circuit using Protel99SE software design, mainly ZigBee wireless communication module, data acquisition module, power module, The hardware circuit of ZigBee wireless node is divided into two parts: core board and bottom board. The core board mainly completes the transceiver function of wireless signal, while the bottom board mainly provides sensor interface and serial communication interface. Debugging interface and power circuit. ZigBee wireless node software development environment adopts the matching IAR Embedded Workbench, and by transplanting TI's Z-Stack protocol stack, writes its own code for coordinator, routing node and terminal node on its application layer. Reduce the development difficulty, shorten the development cycle. Finally, the data acquisition system based on ZigBee is built and tested. The power consumption of the terminal node is observed, and the running results of the system are obtained. The availability and low power consumption of the system are proved.
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP274.2;TN92

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本文編號：2182927