毕业设计任务书-基于WiFi与ZigBee技术的无线网关设计

网关作为智能家居系统中的核心部分,其设计应该满足现代智能家居对控制设备集成化和小型化等方面的要求。

本文所述的网关控制核心芯片为STM32F103VET6,并使用CC2530开发板组建了ZigBee 网络,同时增加了Wi-Fi 模块和语音识别模块,实现了ZigBee 、以太网和Wi-Fi 的相互通信。

1智能家居网关的总体设计和控制系统工作机理1.1智能家居网关的总体设计网关是智能家居系统的核心部分,是智能家居控制系统的数据中转站和沟通媒介[1]。

该网关以STM32为主处理器,主要分为4个模块,分别为ZigBee 模块、Wi-Fi 模块、以太网模块、语音识别模块和最小系统模块等组成,其结构如图1所示。

图1网关硬件结构体系其中ZigBee 模块是信息通信接口,用于网关与家庭内部ZigBee 网络相互传递信息,网关相当于一个中转站,客户可通过网关与家庭内部ZigBee 网络相连监控家居设备;用户可以将智能终端手机或平板电脑连接到Wi-Fi 通信模块,实现近程用户对家庭内部的监控,同时以太网模块将网关接入到Internet 上,方便远程用户监控家庭内部;语音识别模块主要完成对用户语音的识别,并将识别出的消息传给相应的设备,完成控制。

最小系统模块是由电源模块、Nand Flash 、SDRAM 和晶振电路组成。

其中Nand Flash 模块可以在掉电的情况下及时保存程序,并为系统提供Flash 存储空间。

1.2智能家居控制系统的工作机理首先由用户操作信息家电申请入网,当家电检测到用户的申请入网请求后,将申请入网信号通过ZigBee 终端节点传到智能家居网关上的ZigBee 协调器,于此同时智能家居网关由用户操作进入组网模式,等待家电设备申请入网,当网关接受到家电的入网请求便将等待入网的家电设备信息记录于触摸屏上显示,用户可根据需要选择入网设备以允许入网,至此家庭内部ZigBee 通信网络组建完成。

在完成ZigBee 通信网络的构建后,用户便可以采用多种方式实现对联网家电设备的控制和管理。

本科毕业设计（论文）学院专业学生姓名班级学号指导教师二零一零年六月zigbee通信模块的设计The design of zigbee communication module江苏科技大学毕业论文（设计）任务书学院：电子信息学院专业：电子信息工程学号：0640302224 姓名：王恩伟指导教师：王宝忠职称：副教授2010年3 月1 日摘要Zigbee是一种新兴的短距离，低速率无线网络技术。

它是一种介于无线标记与蓝牙之间的技术提案，此前被称作HomeRF Lite或firefly无线技术，主要用于近距离无线连接。

它有自己的无线标准，是通过数千个微小的传感器之间相互协调来实现通信的。

这些传感器只需要很少的能量，以接力的方式通过无线电波将数从一传感器传到另一个传感器，所以通信效率非常高。

Zigbee技术应用广泛，包括智能家居，建筑自动化，自动仪表读取，工业自动化，冷冻管理和货柜防护。

这些应用让企业节省能源，带来经济和环保效益；智能家居提升家居安全，舒适度和娱乐享受；监测如道路及桥梁等公用基建的损耗，避免设施损坏甚至人员伤亡。

Zigbee协议栈由一组特定的服务;一个数据实体提供数据传输服务；一个管理实体提供全部其他服务。

每个服务实体通过一个服务接入点为上层提供服务接口，并且每个SAP提供一系列的基本服务指令完成相应的功能。

关键字：短距离；智能家居；协议栈；AbstractZigbee is a new short-range, low-rate wireless network technology. It is a cross between tag and Bluetooth wireless technology between the proposals, had been called HomeRF Lite or firefly wireless technology, mainly used for short-range wireless connection. It has its own wireless standard, through thousands of tiny sensors to achieve coordination between the communications. The sensor requires very little energy to relay the number through radio waves transmitted from one sensor to another sensor, so the communication efficiency is very high. Zigbee technology is widely used, including smart home, building automation, automatic meter reading, industrial automation, refrigeration management and container protection. These applications allow enterprises to save energy, bring economic and environmental benefits; smart home improve home safety, comfort and entertainment; monitoring. such as roads and bridges and other public infrastructure losses, to avoid equipment damage and even casualties. Zigbee protocol stack by a specific set of services; a data entity to provide data transmission services; a management entity to provide all other services. Each service entity through a service aCCess point to provide services for the upper interface, and each SAP order to provide a range of basic services to complete the functions of the corresponding.Key words:short-range; smart home; Zigbee protocol stack;目录第一章绪论 (1)1.1 zigbee无线网络的研究背景 (1)1.2 zigbee无线网络的研究现状 (1)1.3 zigbee无线网络的研究前景 (2)第二章zigbee协议栈 (4)2.1 认识zigbee协议栈 (4)2.2 设备类型 (5)2.2.1 协调器 (6)2.2.2 路由器 (7)2.2.3 终端设备 (7)2.2.4 栈配置 (7)2.3 寻址 (7)2.3.1 地址类型 (8)2.3.2 网络地址分配 (8)2.3.3 Z-Stack寻址 (9)2.3.4 单点传送 (10)2.3.5 间接传送 (10)2.3.6 广播传送 (11)2.3.7组寻址 (11)2.3.8重要设备地址 (12)2.4 绑定 (12)2.4.1 建立绑定表 (12)2.4.2 ZigBee Device Object Binding Request (13)2.4.3 启动申请 (13)2.4.4 Zigbee设备对象终端绑定请求 (13)2.4.5 设备应用层绑定管理 (14)2.4.6 配置源绑定 (15)2.5 路由 (16)2.5.1 概述 (16)2.5.2 路由协议 (16)2.5.3 路径的发现和选择 (17)2.5.4 路径保持维护 (18)2.5.5路径期满 (18)2.5.6 表存储 (18)2.5.7 路由表 (18)2.5.8路径发现表 (18)2.5.9路径设置快速参考 (19)2.6安全 (19)2.6.1概述 (19)2.6.2配置 (20)2.6.3网络访问控制 (20)2.6.4更新密码 (20)2.6.5快速参考 (21)2.7本章小结 (21)第三章zigbee 开发平台 (23)3.1 zigbee软件开发平台 (23)3.2 zigbee硬件开发平台 (23)3.2.1 CC2530芯片介绍 (23)3.2.2开发板原理 (25)3.3小结 (26)第四章家庭自动化应用 (29)4.1 软件设计原理 (29)4.2 管理器（灯）设备 (35)4.3终端（开关）设备 (36)4.4小结 (36)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)第一章绪论1.1 zigbee无线网络的研究背景无线传感网络技术是典型的具有交叉学科性质的军民两用的高科技技术，可以广范应用于军事，国家安全，交通管理，灾害预测，医疗卫生，制造业和城市信息化建设等领域。

基于zigbee的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生了解并掌握Zigbee无线通信技术的基本原理和应用场景。

2. 使学生了解Zigbee协议栈的架构和关键参数配置。

3. 帮助学生掌握基于Zigbee的传感器网络节点的设计与实现。

技能目标：1. 培养学生运用Zigbee模块进行无线数据传输的能力。

2. 培养学生设计和搭建基于Zigbee的传感器网络系统的实际操作能力。

3. 提高学生分析并解决Zigbee通信过程中问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物联网技术的兴趣和热爱，激发学生探索新技术的好奇心。

2. 培养学生的团队合作意识，提高学生在团队项目中的沟通与协作能力。

3. 引导学生关注无线通信技术在日常生活中的应用，认识到科技对社会发展的积极作用。

课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合当前物联网技术的发展趋势，以Zigbee技术为核心，培养学生的实际操作能力和创新意识。

学生特点：学生具备一定的电子技术基础和编程能力，对新兴技术充满好奇，喜欢动手实践。

教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生在实际操作中发现问题、解决问题，提高学生的动手能力和技术应用能力。

通过课程学习，使学生能够达到课程目标所设定的具体学习成果。

二、教学内容1. Zigbee技术概述：介绍Zigbee技术的起源、发展历程、主要特点和应用领域，使学生建立对Zigbee技术的基本认识。

教材章节：第一章《无线传感网络概述》2. Zigbee协议栈：讲解Zigbee协议栈的架构、关键层及其功能，分析Zigbee协议参数配置方法。

教材章节：第二章《Zigbee协议栈》3. Zigbee硬件设计：介绍Zigbee模块硬件设计方法，包括传感器接口设计、电源管理、天线设计等。

教材章节：第三章《Zigbee硬件设计》4. Zigbee软件开发：讲解Zigbee软件开发流程，分析Zigbee协议栈编程方法，介绍常见的编程工具和调试技巧。

zigbee毕业设计(论文)1000字
本篇毕业设计论文将介绍和探讨基于 Zigbee 技术的无线传感器网
络的设计和实现。

该论文主要包含以下几个方面的内容：
1. 绪论
首先，本文将简述 IoT 技术的发展和 Zigbee 技术的基本原理，并阐述 Zigbee 技术在无线传感器网络中的应用及其优点。

2. 系统设计
本文将详细介绍基于 Zigbee 技术的无线传感器网络系统的设计和
实现。

该系统分为硬件和软件两个部分。

硬件部分包含传感器节点、通信模块和基站节点，软件部分包括节点程序和基站程序。

3. 实验设计
通过实验，本文将验证 Zigbee 技术在无线传感器网络中的可靠性
和性能。

实验将分为两个部分：传感器节点的测试以及基站节点的
测试。

传感器节点测试中将分别测试传感器节点的数据采集、数据
传输和能耗等方面的性能；基站节点测试将测试基站节点对数据的
处理和转发能力。

4. 实验结果与分析
通过实验，本文将分析和总结 Zigbee 技术在无线传感器网络中的
性能和优点，并对实验结果进行解读。

5. 结论与展望
最后，本文将对实验结果进行总结和归纳，并对 IoT 技术发展和Zigbee 技术的应用前景进行展望。

总之，本篇毕业设计论文将详细介绍基于 Zigbee 技术的无线传感
器网络系统的设计和实现，并通过实验来验证其可靠性和性能，以
了解 Zigbee 技术在无线传感器网络中的应用和优点。

同时，将对Zigbee 技术的应用前景进行探讨。

编号：审定成绩：重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：ZigBee网络路由算法设计学院名称：自动化学院学生姓名：董沙专业：测控技术与仪器班级：0820803学号：08210323指导教师：谢昊飞答辩组负责人：向敏填表时间：2012年 5 月重庆邮电大学教务处制摘要ZigBee技术是一种低功耗、低成本、低速率的无线通信技术。

目前在工业领域、医学领域、军事领域、智能家居、道路监测、家庭自动化等方面有着良好的应用前景。

ZigBee网络常用的路由算法有Cluster-Tree算法、AODVjr算法和Cluster-Tree&AODVjr算法。

其中AODVjr 是AODV算法的简化版本。

，在此平台上实现了对AODV路由算法的设计。

该设计可以分为以下几个模块来实现：初始化、路由发现及维护、节点收发数据、节点移动、显示及时钟模块。

重点分析介绍了AODV 路由发现及维护模块。

分析了一种基于路由发现过程的改进方案。

该方案通过增加反向的RREQ分组和备用路由表来降低网络阻塞的概率和数据丢失率。

通过设计节点的移动来模拟真实网络中节点失效的情况。

通过测试，在该平台上，可以实现AODV路由的发现、建立、维护、收发数据等功能。

【关键词】ZigBee AODV Truetime 路由ABSTRACTZigBee is a technology of wireless communication, which is low power, low cost, low rate. Currently, it is widely used in such as industrial,medical,military areas,intelligent house, road monitoring ,home automation and so on. Typically,there are three kind of route algorithms,namely AODVjr algorithm ,Cluster-Tree algorithm and Cluster-Tree & AODVjr the three ones,the AODVjr algorithm is a short version of AODV protocol.We build a simulation platform of the ZigBee network with the toolbox of TrueTime in Matlab,and then design the protocol of AODV on it. The design can be divided into several modules to achieve, they are the block of route discovery and maintance , initialization, the animation block, clock, node moving and sending and reciving introduce the route discovery and maintance block as a an improved AODV algorithm is analyzed in detail,which helps to reduce the loss of data and the probability of network congestion.We simulate the real environment of network by moving two nodes .As a result,we realize the feature of discoverying and maintaining a route, sending and receiving datas and so on.【Key words】ZigBee AODV Truetime Improved routing protocol目录前言 (1)第一章绪论 (2)第一节选题背景 (2)一、无线传感网络概述 (2)二、ZigBee网络概述 (3)第二节选题意义 (5)一、ZigBee的应用领域 (5)二、ZigBee的发展现状 (7)第三节论文的结构和主要研究内容 (7)第四节本章小结 (8)第二章ZigBee路由协议分析 (9)第一节网络层规范简介 (9)一、网络层数据实体 (9)二、网络层管理实体 (10)第三节组网过程 (12)第四节路由协议的基本思想 (14)一、Cluster-Tree算法 (14)二、AODVjr算法 (15)三、Cluster-Tree&AODVjr结合的算法 (16)第五节本章小结 (18)第三章基于ZigBee的AODV路由算法设计 (19)第一节系统总体设计 (19)第二节各个子模块的设计 (19)一、初始化 (19)二、路由发现及维护 (21)三、节点收发数据 (39)四、节点的移动 (40)五、显示 (41)六、时钟 (42)第三节本章小结 (45)第四章基于路由发现过程的AODV路由改进方案 (46)第一节改进方案的思想 (46)一、增加反向RREQ (46)二、增加备用路由表 (50)第二节改进方案的优势 (53)第三节本章小结 (53)第五章AODV路由协议的实现与测试 (54)第一节验证与测试环境的搭建 (54)第二节AODV路由协议的测试 (54)第三节测试结果分析 (57)第四节本章小结 (58)结论 (59)致谢 (60)参考文献 (61)附录 (62)一、英文原文 (62)二、英文翻译 (74)三、工程设计图纸： (85)前言随着无线传感网络应用的逐步推广，ZigBee技术凭借其低功耗、低成本、短时延、高可靠性等诸多优势得到了越来越多的关注。