基于ZigBee和红外技术的控制系统研究与设计

论文摘要

近年来由于红外技术的蓬勃发展,红外遥控已经成为一种应用非常广泛的近距离无线通信方式。在通讯设备、消费类电子产品领域都得到了广泛的应用。例如在我们的家庭环境中,许多的家电设备都是由红外遥控器来控制,电视、空调、DVD播放机等。但是随着家电设备的不断增加,与之配套的遥控器数量也相应的增加,当我们需要对一家电设备进行操控时,就需要找到相应的遥控器,这就很容易造成遥控器的混乱。基于此种情况,我们就设想能否在数字家庭环境中,采用单一的遥控器来实现对所有家电设备的遥控控制。本文就是基于这种想法来进行相关的研究工作。本文基于ZigBee和红外遥控技术,提出了一种新的家电设备控制系统方案。利用ZigBee技术的强大网络功能,将控制器作为ZigBee网络中的协调器节点,受控的家电设备作为终端节点进行组网。论文首先介绍了ZigBee技术的背景、特点和应用领域,然后对红外信号、ZigBee设备类型、网络结构进行了详细的介绍,并对ZigBee各层协议进行深入的研究。最后阐述了本文的重点即控制系统的软硬件设计和相关的实验测试工作。本文采用TI的CC2430芯片来进行控制节点的设计,CC2430内部包含一颗8051微控制器内核和一个2.4GHz DSSS射频收发器。在软件设计方面,首先对ZigBee协议栈的整体框架和各层功能进行了研究,然后对网络中的协调器、理由器、终端节点的协议栈进行了分析,最后完成对CC2430芯片的初始化、节点通信、红外控制信号传输等程序的编写和调试。论文最后对已完成的工作进行了总结,并指出了下一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 ZigBee技术背景
• 1.2 ZigBee技术发展现状
• 1.2.1 ZigBee技术特点
• 1.2.2 ZigBee技术应用领域
• 1.2.3 ZigBee技术与其它无线技术的比较
• 1.3 选题的研究意义与研究内容
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 本文研究内容
• 1.4 本文的内容安排
• 第二章 红外信号和ZigBee协议规范研究
• 2.1 红外信号
• 2.1.1 红外信号简介
• 2.1.2 红外信号的编码调制方式
• 2.1.3 红外信号代码的格式
• 2.2 ZigBee设备类型
• 2.2.1 ZigBee协调器
• 2.2.2 ZigBee路由器
• 2.2.3 ZigBee终端设备
• 2.3 ZigBee体系结构
• 2.4 ZigBee网络拓扑结构
• 2.5 ZigBee物理层协议规范
• 2.6 ZigBee MAC子层协议规范
• 2.7 ZigBee网络层协议规范
• 2.7.1 网络层数据实体（NLDE）
• 2.7.2 网络层管理实体（NLME）
• 2.7.3 网络层结构
• 2.7.4 网络层帧格式
• 2.8 ZigBee应用层协议规范
• 2.9 本章小结
• 第三章 控制系统的硬件设计
• 3.1 系统方案的提出
• 3.2 控制系统总体设计
• 3.3 控制单元硬件设计
• 3.4 ZigBee无线收发模块设计
• 3.4.1 CC2430无线收发模块
• 3.4.2 IEEE 802.15.4调制方式
• 3.4.3 CC2430外围电路
• 3.5 液晶显示模块的电路设计
• 3.6 电源模块电路设计
• 3.7 本章小结
• 第四章 软件设计
• 4.1 软件开发环境与编程语言
• 4.2 ZigBee协议栈软件
• 4.2.1 ZigBee服务原语
• 4.2.2 ZigBee协议网络相关介绍
• 4.3 ZigBee网络的建立
• 4.3.1 信道的分配
• 4.3.2 建立网络
• 4.3.3 允许加入网络
• 4.3.4 网络参数的设定
• 4.3.5 数据帧的发送
• 4.3.6 数据帧的接收
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验测试
• 5.1 概述
• 5.2 硬件调试
• 5.3 节点组网
• 5.4 红外信号的传输
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文