基于ZigBee的无线抄表系统及标准制定方法的研究

论文摘要

随着通信技术的不断发展,短距离无线通信技术已成为无线通信技术新的研究热点。基于IEEE802.15.4标准的ZigBee协议是一种近距离、低复杂度、低成本、微功耗、数据传输速率适中、自组织双向无线通信技术。ZigBee技术已广泛用于工业控制、家庭网络和自动化、楼宇自动化、消费电子、无线传感器网络等多个领域,其有望成为今后无线通信的主流技术之一。本文以ZigBee协议为主要研究对象,主要研究内容及创新点包括以下方面:1、从楼宇/家庭自动化标准切入,以802.11系列标准和BACnet、ZigBee、DLNA、IGRS等协议标准为研究对象,探讨标准制定中出现的两种新动向:在原有标准的基础上,引入新的科研成果,制定派生的技术标准,即构成一个系列标准;采用已得到广泛应用和认同的协议作为底层协议,针对某一领域的特定需求制定相关的上层协议,两者融合制定该领域的新技术标准。2、以Freescale公司第一代ZigBee开发平台MC9S08GT60单片机和MC13192射频芯片为基础,借鉴信息编码技术,提出海明距离为1的水表绝对编码方案,开发了一种基于ZigBee的单环编码直读式无线远传水表,并详细介绍了系统的硬件构成、电子发讯装置的构成及工作原理、低功耗无线远传模块的工作原理以及无线远处水表的软件实现。3、以Freescale公司第二代ZigBee开发平台MC13213芯片为基础,提出了小区业主自有泊车位智能无线管理系统,详细介绍了小区业主自有泊车位智能无线管理系统的组成和软、硬件设计,并验证了此方案的可行性和有效性。4、对Zigaee网络及其路由进行预研:详细论述了新的ZigBee网络建立流程和新设备加入ZigBee网络流程;对zigBee网络路由的基本算法、路由方式、路由发现过程、路由成本算法进行了研究;以S-MAC协议为基础,构建六节点星型网络,并进行了路由仿真。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 第二章 楼宇/家庭自动化标准和标准制定方法的研究
• 2.1 引言
• 2.2 原有标准的基础上制定系列化标准
• 2.3 现有标准基础上制定某一领域新的标准
• 2.3.1 BACnet
• 2.3.2 ZigBee
• 2.3.3 IGRS
• 2.3.4 DLNA
• 2.4 国内外相关标准的发展现状
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于ZigBee的单环编码直读式无线远传水表
• 3.1 引言
• 3.2 ZigBee技术特点及应用
• 3.2.1 ZigBee技术的特点
• 3.2.2 ZigBee技术的应用
• 3.3 无线远传水表的系统组成及其工作原理
• 3.3.1 无线远传水表的系统硬件构成
• 3.3.2 MC9S08GT60单片机与MC13192射频芯片介绍
• 3.3.3 无线通信模块射频天线的设计与选取
• 3.3.4 水表的电子发讯装置构成及工作原理
• 3.3.5 低功耗无线远传模块的工作原理
• 3.4 无线远传水表的软件实现
• 3.5 无线通信模块的集成芯片MC13213方案
• 3.5.1 硅微电子技术的两个发展方向
• 3.5.2 无线通信模块MC13213的实现
• 3.6 本章小结
• 第四章 小区业主自有泊车位智能无线管理系统
• 4.1 引言
• 4.2 小区业主自有泊车位智能无线管理系统的组成及工作原理
• 4.2.1 小区业主自有泊车位的智能无线管理系统的组成
• 4.2.2 MC13213集成芯片介绍
• 4.2.3 小区业主自有泊车位智能无线管理系统的硬件实现
• 4.2.4 泊车位智能无线控制系统的软件实现
• 4.3 本章小结
• 第五章 ZigBee网络及路由预研
• 5.1 引言
• 5.2 ZigBee网络层预研
• 5.2.1 ZigBee协议网络层概述
• 5.2.2 ZigBee协议网络层原语概念解析
• 5.2.3 新的ZigBee网络建立流程
• 5.2.4 新设备加入zigBee网络流程介绍
• 5.2.5 本节小结
• 5.3 ZigBee网络路由预研
• 5.3.1 ZigBee网络路由的基本算法
• 5.3.2 ZigBee无线传感网络的路由方式
• 5.3.3 ZigBee网络的路由发现过程
• 5.3.4 ZigBee网络路由成本算法
• 5.4 ZigBee星型网络拓扑的实验与路由仿真
• 5.4.1 星型网络系统的组成及工作原理
• 5.4.2 最简单无线通信模块的硬件实现
• 5.4.3 星型网络的软件实现
• 5.4.4 实验结果
• 5.5 本章小节
• 第六章 总结与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 附录一 参考文献
• 附录 攻读硕士期间科研成果及参与项目
• 致谢