基于ZigBee技术的无线测控网络平台研制

论文摘要

无线传感器网络（Wireless Sensor Network）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络,己成为当前无线通信领域研究的热点。ZigBee作为一种短距离无线通信技术,ZigBee技术采用了简单的四层结构。其协议架构中的物理层和MAC层是由IEEE 802.15.4协议标准制定,ZigBee联盟制定了网络层和应用层的协议规范。ZigBee的具有相当多的优点,比如成本低、数据传输率低、网络容量大等等,这些优点让它在无线传感器网络应用中具有很大的优势。本文就重点研究了如何把ZigBee技术融入到无线传感器网络中,建立自己的无线测控网络平台,并且利用此平台来实现数据监测。本文所做的工作主要如下:首先介绍了课题的研究背景及研究意义,以及无线传感器网络国内外研究现状。其次对ZigBee技术做了比较深入的介绍,详细说明了物理层、MAC层、网络层和应用层的功能,简单介绍了ZigBee设备创建网络和加入网络的过程。然后详细介绍了整个系统的硬件和软件设计,在硬件设计方面,提出硬件设计的总体框架,分别对无线微处理器CC2430、DHT91温湿度传感器和PT100温度传感器、串口通信模块等进行了具体的电路设计;在软件设计方面,分析了TI的Z-stack协议栈,对其结构和工作流程做了详细说明,介绍终端节点和协调器节点通信程序、温湿度、电压测试程序,利用VC++设计了自己的上位机界面,并且将此界面成功嵌入到第三方组态软件中。最后对整个系统进行整体功能测试如组网、电压、温度和通信距离的测试,实现设计最初的目标,构建了一个稳定灵活的测控网络。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 无线传感器网络概念
• 1.2 几种无线技术比较
• 1.3 课题研究的背景、意义及发展现状
• 1.4 论文主要工作及结构安排
• 第2章 ZigBee 技术介绍
• 2.1 ZigBee 概述
• 2.2 ZigBee 的网络设备
• 2.3 ZigBee 的网络拓扑方式
• 2.4 ZigBee 协议栈介绍
• 2.4.1 物理层规范
• 2.4.2 MAC 层规范
• 2.4.3 网络层规范
• 2.4.4 应用层规范
• 2.5 ZigBee 网络组建
• 2.5.1 协调器创建网络
• 2.5.2 设备入网
• 第3章 基于 ZigBee 技术的无线测控网络平台的设计方案
• 3.1 无线测控网络平台系统设计
• 3.2 硬件设计方案
• 3.2.1 无线传输芯片选择
• 3.2.2 传感器选择
• 3.3 软件设计方案
• 3.3.1 底层程序设计
• 3.3.2 上位机设计
• 第4章 系统硬件设计实现
• 4.1 CC2430 模块
• 4.1.1 CC2430 及其外围电路
• 4.1.2 天线选择
• 4.2 信息采集电路
• 4.2.1 运放的设计
• 4.2.2 测温电路
• 4.2.3 电压、电流测试电路
• 4.3 串口通信电路
• 4.4 电源电路
• 4.5 PCB 设计
• 第5章 无线测控网络平台的软件设计
• 5.1 软件平台的搭建
• 5.2 Z-stack 介绍
• 5.3 片上程序设计
• 5.3.1 A/D 转换程序
• 5.3.2 DHT91 温湿度检测程序
• 5.3.3 无线通信模块
• 5.3.4 串口通信模块
• 5.4 上位机软件设计
• 第6章 系统测试
• 第7章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间主要科研成果