基于ZigBee技术的无线可视门禁系统的研究与设计

论文摘要

传统有线门禁系统安装复杂、成本高、对现有建筑加装改造不易。如何采用新技术开发更具竞争力的门禁系统是有价值的研究课题。论文提出了基于新兴的ZigBee技术的无线可视门禁系统的完整解决方案。论文阐述了该无线可视门禁系统的总体结构,给出了系统中各设备的详细解决方案。硬件方面,采用C8051F121+CC2420方案搭建系统硬件平台并完成其测试。软件方面,参考Microchip公司提供的免费协议栈,设计了与ZigBee标准兼容的ZigBee无线图像传输应用协议栈,并在该协议栈中创新性地实现了基于链路建立机制的图像数据帧跨层传输方式,提高了图像数据传输效率。最后,采用该协议栈实现了无线图像传输应用的完整功能。论文基于ZigBee无线图像传输应用协议栈构建了星型网络和簇树网络,并分别在这两种网络中设计了无线可视门禁系统平台,完成了无线图像传输相关功能测试。测试结果显示,图像数据传输高效、可靠,ZigBee无线图像传输应用协议栈稳定,适合无线可视门禁系统的应用。论文研究结果表明,该无线可视门禁系统解决方案是可行的,具有很好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题研究意义
• 1.3 门禁系统的研究现状
• 1.3.1 国外门禁系统的研究现状
• 1.3.2 国内门禁系统的研究现状
• 1.4 本文的研究内容及章节安排
• 2 无线可视门禁系统方案设计及ZigBee技术
• 2.1 无线可视门禁系统总体结构
• 2.1.1 系统工作方式及主要特点
• 2.1.2 系统中各设备的功能
• 2.1.3 系统中各设备的硬件设计方案
• 2.2 系统设计中的ZigBee技术
• 2.2.1 ZigBee技术概述
• 2.2.2 ZigBee协议栈的体系结构
• 2.2.3 ZigBee网络拓扑结构
• 2.2.4 短地址分配机制及基本路由协议
• 2.2.5 数据传输机制
• 2.3 本章小结
• 3 系统硬件设计
• 3.1 硬件总体设计
• 3.2 主要芯片选型和功能介绍
• 3.2.1 主控MCU选型
• 3.2.2 无线收发芯片选择
• 3.3 微控制器单元设计
• 3.3.1 电源电路
• 3.3.2 时钟电路
• 3.3.3 看门狗及手动复位电路
• 3.3.4 在系统调试接口
• 3.4 接口电路设计
• 3.4.1 数字外设端口配置
• 3.4.2 无线收发模块电路设计
• 3.4.3 摄像头接口电路设计
• 3.4.4 电锁接口电路设计
• 3.5 本章小结
• 4 无线图像传输软件设计与实现
• 4.1 开发环境Keil μVsion2介绍
• 4.2 软件层次设计
• 4.3 驱动程序设计与实现
• 4.3.1 初始化配置
• 4.3.2 CC2420驱动设计
• 4.3.3 串口及循环队列驱动设计
• 4.3.4 读写FLASH驱动设计
• 4.4 ZigBee无线图像传输应用协议栈的实现
• 4.4.1 PHY层移植与实现
• 4.4.2 MAC层移植与实现
• 4.4.3 NWK层移植与实现
• 4.4.4 APL设计与实现
• 4.4.5 链路建立机制及图像数据帧跨层传输方式
• 4.5 无线图像传输软件的实现
• 4.5.1 主函数流程
• 4.5.2 Coordinator任务处理流程
• 4.5.3 End Device任务流程
• 4.6 本章小结
• 5 系统无线图像传输功能测试
• 5.1 网络基本功能测试
• 5.1.1 测试参数配置
• 5.1.2 Coordinator组建网络功能测试
• 5.1.3 节点添加与断开功能测试
• 5.2 网络拓扑实现及可靠通信速率分析
• 5.2.1 星型网络数据传输测试及分析
• 5.2.2 簇树网络数据传输测试及分析
• 5.3 无线图像传输完整功能实现
• 5.3.1 系统软硬件配置
• 5.3.2 演示结果
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文完成工作及成果
• 6.2 今后研究工作及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一
• 附录二