基于Zigbee的智能交通车辆数据采集器的设计与实现

《基于ZigBee技术的无线数据采集系统研究与设计》篇一一、引言随着物联网技术的快速发展，无线数据采集系统在各个领域的应用越来越广泛。

ZigBee技术作为一种低功耗、低成本、低复杂度的无线通信技术，在无线数据采集系统中得到了广泛应用。

本文旨在研究并设计一个基于ZigBee技术的无线数据采集系统，以提高数据采集的效率和准确性。

二、系统需求分析本系统的主要目标是实现无线数据采集、传输与处理。

根据实际需求，系统应具备以下功能：1. 数据采集：通过传感器设备对各种环境参数进行实时监测与采集。

2. 无线通信：利用ZigBee技术实现数据无线传输，保证数据传输的稳定性和实时性。

3. 数据处理：对采集到的数据进行处理、存储与显示，为决策提供支持。

三、系统设计（一）硬件设计本系统硬件部分主要包括传感器节点、协调器以及上位机。

传感器节点负责数据采集和无线通信，协调器负责网络组建和数据中转，上位机用于数据处理和显示。

1. 传感器节点设计：传感器节点采用ZigBee无线通信模块与各类传感器相连，实现数据采集与传输。

2. 协调器设计：协调器采用高性能处理器，负责网络组建、数据中转以及与上位机的通信。

3. 上位机设计：上位机采用计算机或嵌入式设备，用于接收数据、处理数据以及数据显示。

（二）软件设计软件部分主要包括ZigBee协议栈、数据处理程序以及用户界面。

1. ZigBee协议栈：采用标准的ZigBee协议栈，实现无线通信功能。

2. 数据处理程序：对采集到的数据进行处理、存储与显示，提供数据分析和决策支持。

3. 用户界面：提供友好的用户界面，方便用户进行操作和查看数据。

四、系统实现（一）网络组建系统采用ZigBee技术组建无线传感器网络，通过协调器建立网络，传感器节点加入网络后进行数据传输。

（二）数据采集与传输传感器节点实时监测环境参数，通过ZigBee无线通信模块将数据传输至协调器，再由协调器将数据传输至上位机。

（三）数据处理与显示上位机接收数据后，进行数据处理、存储与显示。

图2.6 Zigbee协议栈结构Fig2.6Zigbee protocol stack structure与服务与服务原语不同，协议定义了网络对等层之间的帧格式、意义和交换方式，各层实体利用协议来实现服务，对于帧在网络各层之间的传输，当从下层向上层传输时，每层都会在传输的帧中附加上反映本层相关信息的数据，分别成为帧的首部和尾部。

而从下层向上层传输时，各层将附加信息去掉。

以下是ZigBee各层帧结构示意图：（1）物理层按分层的网络体系结构，每一层都要在发送的数据上附加上自己的协议信息，以形成协议数据单元[11]。

物理层协议数据单元（PPDU）又称物理层数据包，其格式如表2.2所示。

表2.1物理层帧结构Table2.1 Physical layer frame structure由于发送端按一定的是延发送连续的位流，而接收端必须在时间上保持与发送端相同才能正确的接收数据，这称为同步。

同步又分为位同步和帧同步；位同步的功能是实现位的锁定，而帧同步时实现数据包的定界和识别。

采用发送同步包头的方法引导接收端与发送端实现同步，同步包头由4字节的前同步码和1字节的帧定界。

（2）MAC层一个完整的MAC层帧由帧首部，帧载荷（数据）和帧尾3部分组成。

其中帧首部又由若干个域按一定的顺序排列，但并不是所有的帧中都包含有全部的域。

MAC层帧结构如表2.3所示。

由图可见，帧首部有帧控制域，序列号，地址域等，其中地址域又包含目的PAN 标识符，目的地址，源PAN标识符和源地址等。

表2.2MAC 层帧结构 Table2.2 MAC layer frame structureZigBee 的MAC 层有4种不同的帧：信标帧，数据帧，确认帧和命令帧。

信标帧：在使用信标的网络中，网络协调器周期性的发送信标，表示一个超帧的开始，信标中包含了PAN的基本信息，其总体结构与MAC 层帧相同。

数据帧：数据帧中包含目的地址子域或源地址子域，取决于帧控制域的配置，帧序列号应为当前macDSN 的值，数据帧载荷子域的内容是上层要求MAC 层传输的数据。

《基于ZigBee技术的无线数据采集系统研究与设计》篇一一、引言随着物联网技术的快速发展，无线数据采集系统在各个领域的应用越来越广泛。

ZigBee技术作为一种低功耗、低成本、低复杂度的无线通信技术，在无线数据采集系统中得到了广泛应用。

本文旨在研究并设计一个基于ZigBee技术的无线数据采集系统，以实现对各类数据的快速、准确、可靠采集和传输。

二、系统概述基于ZigBee技术的无线数据采集系统主要由传感器节点、协调器以及上位机三部分组成。

传感器节点负责数据的采集和初步处理，通过ZigBee无线通信技术与协调器进行数据传输。

协调器负责接收传感器节点的数据，并将其通过有线或无线网络传输至上位机进行进一步处理和分析。

三、传感器节点设计传感器节点是无线数据采集系统的核心部分，其设计直接影响到系统的性能和稳定性。

传感器节点主要包括传感器模块、微控制器模块、ZigBee无线通信模块以及电源模块。

传感器模块负责数据的采集，可根据实际需求选择不同类型的传感器。

微控制器模块负责协调传感器模块和ZigBee无线通信模块的工作，并对数据进行初步处理。

ZigBee无线通信模块负责与协调器进行数据传输。

电源模块为整个节点提供稳定的电源。

四、协调器设计协调器是连接传感器节点和上位机的桥梁，其设计同样重要。

协调器主要包括ZigBee无线通信模块、数据处理模块以及与上位机的接口模块。

ZigBee无线通信模块负责接收传感器节点的数据。

数据处理模块对接收到的数据进行进一步处理，如滤波、去噪等。

与上位机的接口模块负责将处理后的数据传输至上位机进行进一步的分析和处理。

五、系统实现系统实现主要包括硬件设计和软件设计两部分。

硬件设计主要包括传感器节点和协调器的电路设计、元器件选型等。

软件设计主要包括传感器节点的数据采集和处理程序、ZigBee无线通信程序以及协调器的数据处理程序和与上位机的通信程序。

在硬件设计方面，需根据实际需求选择合适的元器件，并设计合理的电路以保证系统的稳定性和可靠性。

智能化交通管理系统的设计与实现在当今社会，随着城市化进程的加速和汽车保有量的不断增长，交通拥堵、交通事故等问题日益严重，给人们的出行带来了极大的不便。

为了有效地解决这些问题，智能化交通管理系统应运而生。

智能化交通管理系统是一种将先进的信息技术、通信技术、控制技术等应用于交通管理领域的综合性系统，它能够实现对交通流量的实时监测、分析和调控，提高交通运输效率，保障交通安全，减少环境污染。

一、智能化交通管理系统的需求分析在设计智能化交通管理系统之前，首先需要对其需求进行深入的分析。

需求分析是系统设计的基础，只有充分了解用户的需求，才能设计出满足用户要求的系统。

（一）交通流量监测需求交通流量监测是智能化交通管理系统的重要功能之一。

通过在道路上安装传感器、摄像头等设备，实时采集交通流量数据，包括车辆数量、车速、车型等信息，为交通管理部门提供决策依据。

（二）交通信号控制需求交通信号控制是优化交通流的关键手段。

智能化交通管理系统应能够根据实时交通流量和路况，自动调整交通信号灯的时长，实现交通信号的智能控制，提高道路通行能力。

（三）交通事故预警需求交通事故是交通管理中的重点问题。

智能化交通管理系统应能够通过对交通数据的分析，及时发现潜在的交通事故隐患，并发出预警信息，提醒驾驶员注意安全，降低事故发生率。

（四）信息发布需求及时准确的交通信息发布对于引导驾驶员合理出行至关重要。

智能化交通管理系统应能够将交通路况、交通管制等信息通过多种渠道，如电子显示屏、手机应用程序等，向社会公众发布，方便驾驶员提前规划出行路线。

二、智能化交通管理系统的总体设计基于上述需求分析，我们可以对智能化交通管理系统进行总体设计。

总体设计包括系统架构设计、功能模块设计和数据库设计等方面。

（一）系统架构设计智能化交通管理系统通常采用分层架构，包括感知层、传输层、数据处理层和应用层。

感知层负责采集交通数据，传输层负责将数据传输到数据处理层，数据处理层对数据进行分析和处理，应用层则根据处理结果为用户提供各种应用服务。

西安航空学院本科毕业设计（论文) 题目：基于ZigBee数据采集系统的设计学院: 电子工程学院专业：测控技术与仪器学号：**＊**＊*＊*＊***＊学生姓名：＊*＊***指导教师: ****＊*＊＊＊*2016年5月25日近年来科技水平不断提高，各行各业也对获取数据的便捷性、准确性、廉价性提出来越来越高的要求。

无论工业现场还是在家庭，温湿度都是一个非常重要的因素。

然而在某些高腐蚀的环境下通过布设电缆，进行采集是不易的。

实现无线数据采集的无线化、智能化是最理想的解决方案.ZigBee作为一种最新推出的无线通信技术，已经在工业自动化、智能医疗、消费电子产品方面得到了普遍的应用.本文是在ZigBee技术做了深入的研究下，完成了基于ZigBee的温湿度数据采集系统的设计.本文主要利用CC2530芯片作为整个系统的核心，采用IEEE 802.15。

4协议作为整个网络的通信协议.前端高精度的DHT11温湿度传感器把检测数据通过终端节点，发送到另一个作为整个无线网络协调器的ZigBee模块，并用电平出发的LCD12864显示模块进行显示。

本文中搭建的微型无线数据采集网络，实现了温度和湿度数据的实时采集。

本设计提出的无线数据采集的方式,为现场数据监测的无线化设计和实际应用问题的解决，提供了思路。

关键字：无线数据采集系统；温湿度;ZigBee；CC2530；DHT11In recent years, science and technology has improved continuously, businesses also easy access to data，accuracy, cheapness raised higher and higher requirements。

Whether at home or industrial field，temperature and humidity is a very important factor. However, in some highly corrosive environment by running cables, acquisition is not easy。

基于Zigbee的智能交通车辆数据采集器的设计与与实现孟敬;刘寿强;冯建
【期刊名称】《传感器世界》
【年(卷),期】2011(17)6
【摘要】本文研究来自于智能交通项目车辆流量检测系统,该系统以嵌入式多任务操作系统为平台,采用Zigbee 2006协议栈组成的无线Zigbee网络车辆流量数据采集系统.该车辆数据采集系统分为上位机控制和下位机控制两大部分,通过上位机软件能对任意节点参数进行设定,所控制对象对控制结果进行反馈和发送数据;能够对每一时刻的车辆流量、车辆速度、当时温度、道路利用率等数据进行检测采集;数据库能对系统的温度、安装位置、车辆流量信息等进行保存和处理.
【总页数】5页(P30-34)
【作者】孟敬;刘寿强;冯建
【作者单位】广东交通职业技术学院;华南师范大学物理与电信工程学院;广东交通职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP274+.2
【相关文献】
1.基于ZigBee的远程电力抄表数据采集器设计 [J], 万国;赵珂;熊艳
2.基于ZigBee的工业无线数据采集器设计 [J], 徐盛龙;王伟波
3.基于ZigBee技术的远程电力抄表数据采集器设计 [J], 王欣;
4.基于Zigbee的通用型数据采集器设计 [J], 武艺泳;郑国良;杨洪涛;张磊乐
5.基于ZigBee的无线温湿度数据采集器设计 [J], 陈亚军
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收稿日期：2018-08-10基金项目：河南省教育厅科学技术研究重点项目“基于无线传感网络技术的温室大棚智能监控系统设计及关键技术研究”（编号：16A510030）。

作者简介：郭志冬（1981-），男，河南省焦作市人，三门峡职业技术学院讲师，主要从事自动控制和传感检测。

*伴随着社会的进步和经济的发展以及人们生活水平的提高，近年来我国各城市的汽车拥有量迅速增加，汽车在带给人们方便的同时也带来了越来越严重的交通拥堵。

交通拥堵给城市带来很多负面影响，包括交通拥堵会带来直接或间接经济损失，交通拥堵容易引发交通事故，交通拥堵使汽车排放更多尾气，消耗更多能源等［1］。

交通拥堵的日益严重已经制约了城市的可持续发展，解决交通拥堵问题迫在眉睫。

有限的城市土地资源使得总是依靠扩建道路来解决交通拥堵变得不现实，因此，智能交通系统（Intelligent Transportation System ，ITS ）便应运而生。

智能交通系统（ITS ）是一个基于现代电子信息技术面向交通运输的服务系统［2］，它综合运用计算机技术、数据通讯传输技术、信息技术、智能控制技术、传感技术等多种技术建立起一种准确、实时、高效的全方位、大范围的综合的交通管理系统，能够运用到整个地面交通管理系统中。

智能交通信号控制系统是智能交通系统（ITS ）的一个重要子系统。

利用智能交通信号控制系统对交叉路口的信号灯进行智能控制，指挥各方向的交通流合理有序、安全高效地通过路口，对于减少交通拥堵、提高交通安全性、节约能源、减少环境污染和提高运输效率等方面都有非常重要的意义。

ZigBee 技术作为一种新兴的无线通信技术，以其低功耗、超大网络容量的突出优势，在越来越多的领域得到应用，也受到越来越多研究者的关注。

在中国知网数据资源总库（CNKI ）中，时间范围在2003-2017年间，以“ZigBee 技术”为主题进行检索，共有研究文献4220篇，基本呈逐年上升趋势，绝大多数文献都是ZigBee 技术在各个领域的应用研究。

基于ZigBee技术的交通信息采集系统设计摘要：本文针对目前我国的交叉路口多，车流量大，交通较为混乱的现象，重点研究了如何利用ZigBee技术来搭建无线传感器网络，并最终实现基于无线传感器的交通信息采集系统设计。

本文根据智能交通系统的国内外发展现状及发展趋势，接着介绍了无线传感器网络体系结构，采用ZigBee技术作为无线传感器网络的传输载体，以这个思路为基础，分析了ZigBee无线传感器网络的架构，包括网络节点类型和网络拓扑结构等，并对ZigBee技术的组网原理作了研究。

关键词：ZigBee，智能交通，无线传感器网络Abstract: aiming at the intersection of our country, big cars, traffic more chaotic phenomenon, focuses on how to use ZigBee technology to build a wireless sensor network and ultimately based on wireless sensor traffic information collection system design. In this paper, according to the development of intelligent transportation system at home and abroad present situation and developing trend, then it introduces wireless sensor network system structure, adopt ZigBee wireless sensor network technology as the carrier, by this way as a foundation, analyzed the ZigBee wireless sensor network architecture, including the network node type and network topology structure, etc, and on the principle of the networking ZigBee technology.引言交通系统要想完善和可靠，就必须要有一个有效且准确地交通信息采集系统。

基于ZigBee的数据采集器的设计与实现的开题报告一、选题背景数据采集是一种重要的技术手段，广泛应用于电力、交通、环保、水利、气象等行业。

在智能化领域中，数据采集是构建智能化系统的重要基础，能够帮助用户快速了解系统运行情况，实现智能决策与应用。

目前，实现数据采集的技术手段有很多，其中基于ZigBee的数据采集系统因其具有低功耗、大容量、安全可靠等优点而备受关注。

二、研究内容本文旨在基于ZigBee技术，设计一款数据采集器。

主要研究内容包括以下几个方面：1. ZigBee网络的搭建通过研究ZigBee协议的原理和网络拓扑结构，设计出合理的网络结构，并利用ZigBee芯片进行网络搭建。

此外，还需要研究网络安全和数据传输的保障。

2. 数据采集器的设计基于ZigBee芯片，设计出具有低功耗、大容量、安全可靠的数据采集器，并且支持多种数据采集方式，包括模拟信号采集、数字信号采集等。

3. 通信协议的设计研究数据采集器的通信协议，包括数据上传和下载，数据格式等，确保数据传输的安全可靠和高效率。

4. 硬件实现对数据采集器进行硬件设计与实现，包括电路原理图、PCB制作等，完成数据采集器的实物样品。

5. 软件实现基于ZigBee网络和协议，设计并实现数据采集器的控制软件，包括数据采集、数据处理、传输等。

三、预期成果1. ZigBee网络的搭建成功，并在该网络下实现数据传输和采集。

2. 开发一款基于ZigBee技术的数据采集器，并完成数据采集和处理的功能。

3. 搭建数据采集器通信协议，并能够在网络中实现高效的数据上传和下载。

4. 设计并制作数据采集器的硬件原型，并制定相应的测试方案。

5. 开发数据采集器的软件，能够对数据进行实时显示和实时监控。

四、研究方法及技术路线1. 研究ZigBee协议标准，掌握网络搭建的原理和方法。

2. 确定ZigBee网络的拓扑结构，选择合适的硬件平台和软件环境。

3. 在ZigBee网络中进行数据传输和采集实验，根据实验结果进行数据处理和分析。

基于ZigBee技术的车辆交通信息采集系统研究的开题报告一、选题背景和意义随着社会经济的发展和车辆保有量的增加，城市交通拥堵问题日益严重，如何优化城市交通成为破解城市发展难题的重要途径之一。

因此，建立车辆交通信息采集系统，实时获取城市交通情况数据，有助于精准掌握交通状况，提供有效的解决手段，优化城市交通流量，缓解拥堵问题，提高城市交通效率和安全性。

基于ZigBee技术的车辆交通信息采集系统，具有节点多、传输稳定、低功耗、成本低等优点，可广泛应用于城市交通管理领域。

二、研究内容和范围本研究旨在建立基于ZigBee技术的车辆交通信息采集系统，实现对城市车辆交通情况数据的实时采集和处理，并开发相应的数据管理系统、数据分析和应用平台，为城市交通管理和决策提供强有力的支撑。

具体内容包括：1. ZigBee技术研究：介绍ZigBee无线传感器网络的概念、特点及原理，探讨其在车辆交通信息采集系统中的应用。

2. 车辆交通信息采集及处理：设计车辆交通信息采集节点，并采用ZigBee无线传感器网络实现节点间的数据传输和协作，对采集到的数据进行预处理和实时分析，构建具有实时性的信息采集系统。

3. 数据管理系统的设计与开发：建立车辆交通信息的数据库，并开发相应的数据管理系统，实现对数据采集、存储和查询等功能。

4. 数据分析和应用平台：基于采集到的车辆交通数据，分析车流量、车速、拥堵情况等交通信息，开发出相关的应用平台，如交通实时监控系统和智能交通优化系统等。

三、研究预期成果本研究将通过基于ZigBee技术的车辆交通信息采集系统，建立起一个可靠的车辆交通信息数据库，并实现了对交通信息的实时监控、数据处理、应用决策等功能，从而进一步提高城市交通管理的水平和效率，达到缓解交通拥堵、优化交通组织的目的。

四、研究方法本研究采用文献资料法、实验研究法、系统分析法和手段方法等，通过对ZigBee无线传感器网络和车辆交通信息采集系统的相关研究和分析，并结合实验和数据分析等手段，全面地探讨建立基于ZigBee技术的车辆交通信息采集系统的可行性、有效性和可靠性。