本文格式為Word版，下載可任意編輯——基于zigbeeCC2530的數據采集與傳輸系統的設計摘要

隨著網絡的飛速發展，人們呼吁快速便捷的網絡的呼聲也越來越來猛烈，無線網絡必定是未來世界的網絡主要發展方向。而3G時代無線應用的日漸豐富，以及無線終端設備的層出不窮，對于無線網絡，特別是基于802.11技術標準的Wi-Fi無線網絡，802.11n產品技術應用逐漸成為市場主流應用。ZigBee技術是一種新興的短距離、低速率無線網絡技術。它是一種介于無限標記技術和藍牙之間的技術提案，主要用于近距離無線連接。自己在學校學習期間熟悉了通信原理，簡單的單片機知識，c語言編程等等。這些都能在這次的srtp里面得到表達。我們本次srtp重點研究了zigbee無線組網，結合TIz-stack無線傳感協議，在cc2530芯片的基礎上實現溫濕度光敏等數據的無線監測，通過此次設計過程來驗證zigbee無線網絡的便捷性。

關鍵詞無線網絡zigbee數據監測

第一章緒論

1課題背景

機車在做牽引試驗時，需對機車上的試驗數據進行采集與傳輸系統，目前還是通過有線方式實現數據的采集與傳輸，由于線纜本身十分笨重，占用空間多，這就使得每次牽引試驗時，不但接線十分繁瑣，而且費時吃力。又由于受到振動，連接電纜易損壞或者斷線，大大影響了數據采集的可靠性。針對目前牽引試驗數據采集與傳輸系統存在的不足，擬采用無線傳感器網絡來實現牽引試驗數據的采集與傳輸。該系統采用無線傳感器網絡節點構成測量系統。由于該系統取消了常

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規的測量接線，采用無線傳輸采用由無線傳感器節點構成的無線傳感器網絡，來實現機車牽引試驗時，試驗數據的采集與傳輸。所以采用ZigBee無線通信技術實現數據的無線傳輸。采用軟測量方法實現試驗數據的檢測。測量數據，大大減少了試驗所需的連線。提高了試驗效率和試驗的靈活性。本文通過對ZigBee無線網絡的探討，重點研究了無線傳感器網絡節點設備。

無線技術在傳感監測領域有自己獨特的優勢，傳統的有線通信方式由于其成本高、布線繁雜，已經不能完全滿足人們的應用需求了。由此，無線通信技術應運而生。無線網絡技術依照傳輸范圍來劃分，可分為無線廣域網、無線城域網、無線局域網和無線個人域網。無線個人域網即短距離無線網絡，典型的短距離無線傳輸技術有：藍牙（Bluetooth）、ZigBee、WiFi等。

在工業控制、家庭自動化和遙測遙感領域，藍牙（Bluetooth）雖然成本較低，成熟度高，但是傳輸距離有限，僅為10米，可以參與組網的節點少。WiFi雖然傳輸速度較快，傳輸距離達到100米，但是其價格偏高，功耗較大，組網能力較差。

相比之下ZigBee技術則主要針對低成本、低功耗和低速率的無線通信市場，具有如下特點：

功耗低：工作模式狀況下，ZigBee技術傳輸速率低，傳輸數據量很小，因此信號的收發時間很短，其次在非工作模式時，ZigBee節點處于休眠模式。設備探尋時延一般為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設備信道接入時延為15ms。由于工作時間較短、收發信息功耗較低且采用了休眠模式，使得ZigBee節點十分省電，ZigBee節點的電池工作時間可以長達6個月到2年左右。同時，由于電池時間取決于好多因素，例如：電池種類、容量和應用場合，ZigBee技術在協議上對電池使用也作了優化。對于典型應用，堿性電池可以使用數年，對于某些工作時間和總時間（工作時間+休眠時間）之比小于1%的狀況.

數據傳輸可靠：ZigBee的媒體接入控制層（MAC層）采用talk-when-ready的碰撞避免機制。在這種完全確認的數據傳輸機制下，當有數據傳送需求時則立刻傳送，發送的每個數據包都必需等待接收方的確認信息，并進行確認信息回復，若沒有得到確認信息的回復就表示發生了碰撞，將再傳一次，采用這種方法可以

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提高系統信息傳輸的可靠性。同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙，避免了發送數據時的競爭和沖突。同時ZigBee針對時延敏感的應用做了優化，通信時延和休眠狀態激活的時延都十分短。

網絡容量大：ZigBee低速率、低功耗和短距離傳輸的特點使它十分適合支持簡單器件。ZigBee定義了兩種器件：全功能器件（FFD）和簡化功能器件（RFD）。對全功能器件，要求它支持所有的49個基本參數。而對簡化功能器件，在最小配置時只要求它支持38個基本參數。一個全功能器件可以與簡化功能器件和其他全功能器件通話，可以按3種方式工作，分別為：個域網協調器、協調器或器件。而簡化功能器件只能與全功能器件通話，僅用于十分簡單的應用。一個ZigBee的網絡最多包括有255個ZigBee網路節點，其中一個是主控（Master）設備，其余則是附屬（Slave）設備。若是通過網絡協調器（NetworkCoordinator），整個網絡最多可以支持超過64000個ZigBee網路節點，再加上各個NetworkCoordinator可相互連接，整個ZigBee網絡節點的數目將十分可觀。

兼容性：ZigBee技術與現有的控制網絡標準無縫集成。通過網絡協調器（Coordinator）自動建立網絡，采用載波偵聽/沖突檢測（CSMA-CA）方式進行信道接入。為了可靠傳遞，還提供全握手協議。

安全性：Zigbee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，在數據傳輸中提供了三級安全性。第一級實際是無安全方式，對于某種應用，假使安全并不重要或者上層已經提供足夠的安全保護，器件就可以選擇這種方式來轉移數據。對于其次級安全級別，器件可以使用接入控制清單（ACL）來防止非法器件獲取數據，在這一級不采取加密措施。第三級安全級別在數據轉移中采用屬于高級加密標準（AES）的對稱密碼。AES可以用來保護數據凈荷和防止攻擊者冒充合法器件。實現成本低：模塊的初始成本估計在6美元左右，很快就能降到1.5-2.5美元，且Zigbee協議免專利費用。目前低速低功率的UWB芯片組的價格至少為20美元。而ZigBee的價格目標僅為幾美分。

由于ZigBee技術具有上述特點，因而廣泛應用在短距離低速率電子設備之間的數據傳輸。ZigBee聯盟預計的主要應用領域包括工業控制、消費性電子設

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備、汽車自動化、農業自動化和醫用設備控制等。2課題研究的目的意義

ZigBee

技術具有低成本、低功耗、近距離、短時延、高容量、高安全及免

執照頻段等優勢，廣泛應用于智能家庭、工業控制、自動抄表、醫療監護、傳感器網絡應用和電信應用等領域。

智能家庭：現今家用電器已經隨處可見了，如何將這些電器和電子設備聯系起來，組成一個網絡，甚至可以通過網關連接到Internet，使得用戶可以便利地在任何地方監控自己家里的狀況？ZigBee技術提供了家庭智能化的技術支持，在ZigBee技術的支持下，家用電器可以組成一個無線局域網，省卻了在家里布線的煩擾。

工業控制：工廠環境當中有大量的傳感器和控制器，可以利用ZigBee技術把它們連接成一個網絡進行監控，加強作業管理，降低成本。

自動抄表：現在在大多數地方還是使用人工的方式來逐家逐戶進行抄表，十分不便利。而ZigBee可以用于這個領域，利用傳感器把表的讀數轉化為數字信號，通過ZigBee網絡把讀數直接發送到提供煤氣或水電的公司。使用ZigBee進行抄表還可以帶來其它好處，譬如煤氣或水電公司可以直接把一些信息發送給用戶，或者和節能相結合，當發現能源使用過快的時候可以自動降低使用速度。

醫療監護：醫療工作中，時常要獲得病人的生理指標、環境指標，可以通過放置傳感器構成傳感器網絡，實時監測這些數據。由于是無線技術，傳感器之間不需要有線連接，被監護的人也可以比較自由的行動，十分便利。

傳感器網絡應用：傳感器網絡也是最近的一個研究熱點，像貨物跟蹤、建筑物監測、環境保護等方面都有很好的應用前景。傳感器網絡要求節點低成本、低功耗，并且能夠自動組網、易于維護、可靠性高。ZigBee在組網和低功耗方面的優勢使得它成為傳感器網絡應用的一個很好的技術選擇。

此外，ZigBee技術也可以應用到汽車電子、農業生產和軍事領域中。隨著物聯網技術的日漸興起，ZigBee技術將會扮演更為重要的角色。但是，物聯網的全面普及將是一個十分漫長的過程，至少目前還在摸索和試驗階段，距離實用還有很長的路要走。

雖然前景一片大好，但是我們應當明白認識到由于各方面的制約，ZigBee技術的大規模商業應用還有待時日，基于ZigBee技術的無線網絡應用還遠遠說不上成熟，主要表現在：ZigBee市場仍處于起步摸索階段，終端產品和應用大多處于研發階段，真正上市的少，且以家庭自動化為主；潛在應用多，但具有很大出貨量的典型應用少，市場缺乏明確方向；使用點對多點星狀拓撲的應用較多，

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表達ZigBee優勢的網狀網絡應用少；基于IEEE802.15.4底層協議的應用多，而基于ZigBee標準協議的應用少3設計的準備工作及預期實現的目的

1熟悉通信原理zigbee是一種無線網絡技術，在組網過程中涉及到的廣播原理以及網絡標識等都需要我去補充通信原理方面的知識

2熟悉把握IAR軟件的應用zigbee硬件里面的程序大部分是在IAR環境下完成編譯調試的

3把握基礎的射頻知識cc2530的芯片就是右51單片機跟射頻前端組成的，信息的發送與接受是靠射頻前端完成的