基于ZigBee的无线温度传感网络的设计与实现

论文摘要

ZigBee技术是一种新兴的短距离的无线通信技术,本课题就是基于这种技术,建立了一个星型的无线温度传感网络。本课题的硬件开发平台选用了Freescale的第二代ZigBee开发套件MC13213,它包含两部分：13213-NCB和13213-SRB,它们的主芯片都是MC13213,主要区别是外围电路的不同,该芯片集成了一个低功耗的2.4GHz的RF无线收发器和一款HCS 08系列的MCU,它们主要是通过SPI和中断请求引脚连接的,而且RF无线收发器完全符合IEEE 802.15.4标准；温度传感器选用了Dallas公司生产的一种功能较强的数字式温度传感器DS1624。本课题的工作是设计并且实现一个无线的温度传感网络。首先,对本系统中要使用的硬件功能模块编写了相应的驱动程序,例如,串行通信接口SCI,串行外设接口SPI, LCD, KBI, Timer,ⅡC等等；基于硬件的结构特征以及本身的资源,设计了一个星型的网络结构,在这个网络结构中,13213-NCB作为主协调器,是整个网络的中心部分,负责监控远程的温度；而13213-SRB作为终端设备,它通ⅡC协议与DS1624相连,用来采集环境的温度,并将这个温度值发送给主协调器；基于Freescale所提供的物理层和MAC层的库文件,本课题实现了ZigBee协议栈的上层,包括网络层和应用层；最后,对本系统的各个功能模块进行了测试。本课题所建立的温度传感网络可以广泛用于工业上厂房、设备；农业中土壤；家庭室温、电气等的温度检测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 几种短距离无线通信技术
• 1.3 无线传感网络
• 1.4 课题的主要研究内容和意义
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 ZIGBEE概述
• 2.1 ZigBee简介
• 2.1.1 ZigBee的由来
• 2.1.2 IEEE 802.15.4
• 2.1.3 ZigBee的网络拓扑结构
• 2.2 ZigBee的主要特征
• 2.3 ZigBee协议栈体系结构
• 2.3.1 PHY层描述
• 2.3.2 MAC层描述
• 2.3.3 网络层
• 2.3.4 应用层
• 2.4 ZigBee的应用与发展前景
• 2.4.1 ZigBee技术的应用
• 2.4.2 ZigBee技术的发展前景
• 第三章 硬件结构
• 3.1 MC13213
• 3.1.1 13213-NCB
• 3.1.2 13213-SRB
• 3.1.3 微控制器特征
• 3.1.4 无线收发器
• 3.1.5 MC13213的内部连接
• 3.2 温度传感器DS1624
• 3.2.1 DS1624的特征和结构
• 3.2.2 DS1624与DS18B20的比较
• 3.2.3 DS1624命令协议
• 第四章 总体设计与模块驱动
• 4.1 系统的总体设计
• 4.2 通信模块
• 4.2.1 微控制器MCU
• 4.2.2 收发器
• 4.2.3 串行通信接口
• 4.2.4 ⅡC模块
• 4.2.5 物理层和MAC层
• 4.3 显示模块
• 4.3.1 液晶显示器LCD
• 4.3.2 数码管LED
• 4.4 键盘中断模块
• 4.5 定时器模块
• 第五章 系统的详细设计与实现
• 5.1 建立网络
• 5.1.1 协调器形成网络
• 5.1.2 终端设备发现网络
• 5.1.3 终端设备加入网络
• 5.2 温度采集
• 5.2.1 分配地址
• 5.2.2 读写时序
• 5.2.3 采集温度
• 5.3 数据传输
• 5.3.1 数据帧格式
• 5.3.2 数据传输
• 5.3.3 数据传输方式
• 第六章 测试
• 6.1 下载
• 6.2 串口配置
• 6.3 网络建立的测试
• 6.4 网络发现的测试
• 6.5 连接测试
• 6.6 数据传输测试
• 第七章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文情况