基于ZigBee技术的无线通信模块研究

论文摘要

随着科技的迅速发展,短距离无线通信技术在人们的生活中得到了广泛的应用。ZigBee技术是一种短距离、低功耗、低速率、低复杂度的无线通信技术,ZigBee技术有强大的网络功能,它支持网形、星形、树簇形三种主要的网络类型,ZigBee网络非常稳定、可靠。ZigBee技术凭借其优秀的表现在短距离无线通信技术中有着明显的竞争优势,ZigBee技术在智能家居、工业控制、智能交通、医院医用、智能建筑等领域有着广阔的应用前景,得到了人们越来越多的关注,是目前无线通信领域研究的一个热点。本文介绍了ZigBee技术的发展背景、ZigBee技术的网络结构,分析了ZigBee技术协议,从低成本、低功耗等方面考虑,选择了合适的微处理器和射频芯片,以MSP430F149微处理器作为主控芯片,以CC2420为射频芯片,对无线通信模块、存储器AT45DB041B模块、电源模块等电路进行了无线通信系统的硬件设计。微处理器和射频芯片之间采用SPI接口进行连接和通信,深入分析了ZigBee协议的整体框架和各个子层的通信协议。编写了软件程序,介绍了单片机MSP430F149的开发环境、系统的初始化程序、数据帧的接收和发送程序、ZigBee网络的实现流程和ZigBee协调器的通信工作流程。对系统分别做了单点数据通信和星型网络数据通信实验测试,分析了测试的实验数据,验证了系统无线通信的可行性,ZigBee技术是一种非常优秀的短距离无线通信技术,ZigBee无线通信模块具有广阔的应用领域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.1.1 ZigBee 起源
• 1.1.2 ZigBee 发展历程
• 1.2 ZigBee 技术的发展现状
• 1.2.1 ZigBee 联盟状况
• 1.2.2 ZigBee 产品
• 1.2.3 ZigBee 在中国发展状况
• 1.2.4 ZigBee 于其它无线通信技术的比较
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第2章 ZigBee 网络的结构与技术协议分析
• 2.1 ZigBee 技术概述
• 2.2 ZigBee 网络结构
• 2.2.1 星形网络
• 2.2.2 网形网络
• 2.2.3 树簇形网络
• 2.3 ZigBee 技术协议分析
• 2.3.1 应用层规范
• 2.3.2 网络层规范
• 2.3.3 物理层规范
• 2.3.4 MAC 层规范
• 2.4 ZigBee 的实际应用
• 2.5 本章小结
• 第3章 ZigBee 无线通信模块的硬件设计
• 3.1 硬件电路的实现方案
• 3.2 MSP430F149 单片机外围电路
• 3.3 CC2420 无线通信模块电路
• 3.4 存储模块电路
• 3.5 电源模块电路
• 3.6 电灯照明驱动电路
• 3.7 本章小结
• 第4章 ZigBee 无线通信模块的软件设计
• 4.1 单片机集成开发环境
• 4.2 配置IEEE802.15.4 工作模式
• 4.3 初始化程序设计
• 4.4 发送和接收数据帧程序设计
• 4.5 ZigBee 网络相关软件设计
• 4.5.1 ZigBee 网络的创建过程
• 4.5.2 ZigBee 协调器的工作流程
• 4.6 本章小结
• 第5章 通信模块的实验结果分析
• 5.1 单点数据通信的实验
• 5.2 星型网络数据通信的实验
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢