Zigbee硬件设计资料

基于ZigBee的无线网络控制系统软硬件设计摘要ZigBee技术因其网络投资少，安全级高，功耗低，组网方便等原因已被广泛用于传感器和自动控制领域。

此次课设从控制系统硬件入手，分别对无线模块、控制模块和电源模块进行了设计，开发出了可用PC操作的无线控制系统。

工作首先从无线控制模块的硬件入手，分别对无线模块、电源模块、传感器模块等进行了硬件设计。

无线收发部分基于ZigBee技术并选用了TI的CC2530芯片，综合考虑高频电路的设计原则及低成本原则，采用双层板设计，开发了符合该项目应用的无线模块，具有很强的抗干扰性能。

电源模块以电池和USB供电相结合，以转换高效性为原则进行了电源转换电路设计，以单输入，双电压输出的形式分别为无线模块与传感器模块提供稳压电源。

在实验室条件下，分别针对温度传感器、继电器进行了信号处理电路的设计。

在选型上综合考虑了功耗、成本、检测精度、控制可靠性等各方面因素。

硬件设计完成后，针对不同节点类型进行了协议栈应用程序开发，分别实现了点对点通信、星形传感器网络拓扑及网络拓扑形式；针对不同模块进行了信号采集程序设计。

通过对无线通信模块、电源模块、传感器模块以及相应节点程序的有序结合，完成了包括软硬件在内的整个节点的设计。

并以应用实例验证了程序的可靠性以及各传感器节点硬件电路设计的稳定可靠性。

另外，也分别对点对点通信及网状网络拓扑形式进行了硬件完成后对ZigBee协议栈进行了开发。

最后用VS2013进行了PC端控制软件的开发，设计出了简单的控制界面，软件通过串口与协调器进行通信，从而控制无线节点进行工作。

关键词：无线网、ZigBee、协调器、终端节点、客户端程序目录基于ZigBee的无线网络控制系统软硬件设计 (1)一、技术现状及课设主要工作 (3)1.1技术现状 (3)1.2课设主要工作 (3)二、方案研究及其关键技术 (3)2.1各种相关方案的比较 (3)2.1.1蓝牙技术 (3)2.1.2无线保真技术 (4)2.1.3超宽带技术 (4)2.1.4ZigBee技术 (5)2.2方案的选定及其关键技术 (7)2.3课设中涉及的关键技术 (7)三、ZigBee各节点的硬件平台设计 (8)3.1无线通信芯片参数 (8)3.2 系统设计及其框图 (12)3.3各节点硬件平台设计 (12)3.3.1电源模块设计 (13)3.3.2继电器模块设计 (14)3.3.3CC2530模块设计 (14)四、ZigBee各节点软件开发 (16)4.1开环境简介 (16)4.2 ZigBee2007协议简介 (17)4.3控制节点程序的开发 (19)4.3.1网络拓扑结构 (19)4.3.2网络拓扑及其系统开发 (19)五、上位机软件的开发 (21)5.1开发工具简介 (21)5.2控制软件简介 (21)六、系统的测试 (24)总结 (27)参考文献 (28)附录 (29)致谢 (30)一、技术现状及课设主要工作1.1技术现状现有控制系统大多采用有线网络系统，有线网络系统不仅施工困难、成本高、而且灵活性差、浪费现象严重。

1.ZigBee协调器型号：CH-Z-C6911◎包括CC2430射频底板和支持底板，射频顶板与支持底板可以无缝连接，构成完整系统。

◎射频顶板采用TI公司支持ZigBee2006协议栈的射频芯片CC2430作为收发处理核心，利用2.4G的SMA天线进行通信。

◎支持底板包括CC2430复位系统、JTAG在线仿真下载接口、RS232串口、以太网接口等。

◎协调器能够建立网络，并且对加入的节点进行管理和访问，对整个ZigBee网络进行维护2.ZigBee传感控制节点型号：CH-Z-SC6931◎包括CC2430射频底板和支持底板，射频顶板与支持底板可以无缝连接，构成完整系统。

◎射频顶板采用TI公司支持ZigBee2006协议栈的射频芯片CC2430作为收发处理核心，利用2.4G的SMA天线进行通信。

◎支持底板完整的3电源供电系统、与ZigBee2006协议栈无缝连接的按键系统、LED流水灯、温度传感器电路、温湿度传感器电路等等。

◎提供数据访问接口以方便计算机应用程序开发。

◎传感器节点采集传感器数据，并通过zigbee网络传输到计算机网络，可以自带温度、湿度、光敏传感器，并保留传感器接口，外接传感器器，并保留传感器接口，外接传感器3.QX-ZB-ST03Zigbee射频顶板射频芯片：TI CC2430 Flash容量：128KB 工作频率：2.4GHz-2.4835GHz 传输速率：<250 kbps 通讯协议标准：IEEE 802.15.4 传输距离：室内<30m，室外<100m4.温湿度传感模块型号：BIZ-SM-SHT10采集环境的温度与湿度5.可燃气传感器模块型号：BIZ-SM-MQ5用于安防中的燃气探测6. 光敏模块型号：BIZ-SM-LS采集环境的光线强度7.LED控制模块型号：BIZ-M101一组4只LED灯，模拟室内照明8.数码显示模块型号：BIZ-M102两位数码管，模拟空调温度设定。

基于ZigBee技术的智能家居系统的设计一、本文概述随着科技的飞速发展和人们生活品质的提高，智能家居系统已经成为现代家居生活的重要组成部分。

其中，ZigBee技术作为一种低功耗、低成本、低数据速率的无线通信技术，在智能家居领域得到了广泛应用。

本文旨在探讨基于ZigBee技术的智能家居系统的设计，包括其基本原理、系统架构、功能模块、硬件选择以及软件设计等方面。

通过深入研究和分析，我们将提供一种高效、稳定、可靠的智能家居系统设计方案，以满足用户对智能家居的需求，提升生活品质。

本文将首先介绍ZigBee技术的基本原理和特点，阐述其在智能家居系统中的应用优势。

接着，我们将详细介绍基于ZigBee技术的智能家居系统的整体架构，包括各个功能模块的作用和相互之间的通信机制。

在此基础上，我们将重点讨论系统的硬件选择和软件设计，包括传感器节点的设计、网络通信协议的实现以及用户界面的开发等。

我们将对系统进行测试和评估，以验证其性能和稳定性。

通过本文的研究和讨论，我们期望能够为智能家居系统的设计提供有益的参考和指导，推动智能家居技术的进一步发展。

我们也希望能够激发更多人对智能家居领域的兴趣和热情，共同推动智能家居产业的繁荣和发展。

二、ZigBee技术原理及其应用ZigBee技术是一种基于IEEE 4无线标准的低功耗局域网协议，专为低数据速率、低功耗和低成本的应用场景设计。

它采用星型、树型或网状拓扑结构，具有自组织、自愈合的特点，能够在设备之间实现可靠的数据传输。

ZigBee技术的主要特点包括低功耗、低成本、低数据速率、高可靠性、高安全性和良好的网络扩展性。

在智能家居系统中，ZigBee技术被广泛应用于各种智能设备之间的通信和控制。

例如，通过ZigBee技术，智能照明系统可以实现远程控制、定时开关、场景设置等功能；智能安防系统可以实现门窗传感器的实时监控、报警推送等功能；智能环境监测系统可以实现温度、湿度、空气质量等环境参数的实时采集和传输。

本科毕业设计（论文）学院电气与信息工程学院专业电子信息工程学生姓名班级学号0745531240指导教师二零一一年六月江苏科技大学本科毕业论文Zigbee无线路由器的设计The ZigBee Wireless Router Design摘要ZigBee是一种网络容量大，节点体积小，架构简单，低速率，低功耗的无线通信技术。

由于节点体积小，且能自动组网，所以布局十分方便。

网络具有很强的自愈能力，任何一个节点的失效都不会影响整体，特别适合用来组建无线传感网络，而这里的一个重要逻辑设备就是ZigBee无线路由器，起中继转发的作用。

zigbee技术由ZigBee联盟开发，这是一个由原始设备制造商，技术供应商和半导体产商加盟的组织。

ZigBee的基础是IEEE ，这是IEEE无线个域网工作组的一项标准被称作IEEE （ZigBee）技术标准。

ZigBee技术的应用前景被看好。

在未来的几年里，它将在工业控制，工业无线定位，家庭网络，汽车自动化，楼宇自动化，消费电子，医用设备控制等多个领域实现广泛的应用。

特别是家庭自动化和工业控制将成为今后ZigBee芯片的主要应用领域。

本文将对应用开发的软件核心ZigBee协议栈的组成结构和实现方法进行介绍，完成ZigBee无线路由器的硬件设计和软件配置，实现开关控制灯的路由功能演示实验。

设计中采用了CC2430EB开发板和Altium designer，IAR Embedded Workbench for MCS 51等软件开发环境。

关键词：ZigBee协议栈；无线路由器；IEEE ；AbstractZigBee is a kind of Wireless communications technology ，the network capacity is large, the nodal point volume is small, the structure is simple, low speed rate and the nodal point volume is small, and it can organize the network automatically, so Layout is very network has very strong capability of automatic heal, the lapse of the whichever nodal point can't effected whole, specially suited to be used to organize a Wireless Sensor Network, an important logic equipment here is a wireless ZigBee router,playing the role of the relay. ZigBee is developed by the ZigBee Alliance. It is an organization of semiconductor manufacturers，technology providers，and Original Equipment Manufacture．The ZigBee foundation is IEEE , this is a IEEE wireless Personal Area Network team's standard called as IEEE (ZigBee) the technical standard.The ZigBee technology's application foreground is been optimistic about. In the next few years, it will realize the widespread application in the industrial control, the industry wireless localization, the family network, the autocar automation, the building automation, the consumer electronics, the medical device control and so on many domains. Specially the household automation and the industrial control will become the ZigBee chip main application domain from now on.This article will introduce ZigBee Protocol stack of the Application development 's software core ,composition structure and the method to carry on, that completes the hardware design and the software disposition of the ZigBee wireless router , realizes the light switch control for routing function demonstration experiment. This design use CC2430EB evaluation board , Altium designer and IAR Embedded Workbench for 8051.Keywords：ZigBee Protocol stack; wireless router; IEEE ;目录第一章绪论 (1) (1)ZigBee技术 (2)ZigBee技术的发展 (2) (2)ZigBee技术的特点和关键技术 (3) (4)本文的工作内容 (5)第二章 IEEE (5)物理层（PHY） (6)无线信道的分配 (6)物理层的主要功能 (7)IEEE (8)PPDU格式 (9)数据的发送与接收 (10)介质访问控制层规范（MAC） (10)信标和非信标模式 (11) (12)MAC层通用帧格式 (13)第三章 ZIGBEE的基本概念和基本术语 (16)ZigBee的基本术语 (16)设备类型(Device Types) (16)端点（endpoint） (17)Zigbee网络中的三类地址 (18)属性（attribute） (18)簇（cluster） (19)配置文件(profile) (19)绑定（binding） (19)第四章 ZIGBEE协议栈的体系结构和原理 (20)ZigBee体系结构 (20)网络层的原理 (21)网络层帧结构 (21)网络层管理服务功能 (22)网络维护之建立网络 (23).怎样加入网络 (25)怎样离开网络 (26)网络层数据的发送与接送 (27) (28)路由选择 (29)路由成本 (29)路由表 (29)路由选择 (30)网络层的地址分配 (31)基本路由算法 (32)路由函数 (34)第五章 ZIGBEE无线路由器硬件设计 (36)主电路设计 (36)CC2430外围电路设计 (36) (37) (38) (38) (39)排针引出调试端口和部分芯片引脚 (39)PCB的设计 (39)第六章 ZIGBEE无线路由器的软件设计 (41)操作系统抽象层（OSAL） (41)OS术语 (41)协议栈的架构 (42)Z-Stack 相关的IAR 工程选项设置 (45)Z-S TACK 软件架构 (46)任务的初始化和处理函数 (47)任务的调度 (48)时间管理API (52)建立自己的应用 (53)设备信息配置 (56)协调器的建网 (59)绑定 (60)绑定解除 (61)路由功能演示 (61)第七章协议分析仪的使用 (64)协议分析仪 (64)灯开关实验中的数据捕获 (64)结语 (67)致谢 (68)参考文献 (69)附录 (69)第一章绪论随着通信技术的发展，短距离无线通信技术已逐渐成为无线通信技术的一个重要分支。

完整智能家居zigbee系统⽅案，代码和硬件电路设计等
本压缩包中包含zigbee⽹络层的所有设计⽅案，包括原理图，PCB，以及实现的zigbee程序，包含的设备有，插座，单路开关，双路开关，中继器，以及zigbee主机的设计。

1、原理图包含：zigbee主机，中继器，插座，单路开关，双路开关的zigbee模块原理图，以及对应的供电底板原理图。

2、PCB包含：zigbee主机，中继器，插座，单路开关，双路开关的zigbee模块PCB，以及对应的供电底板的PCB。

3、程序包含：主机程序，中继程序，插座程序，但双路开关程序，程序包含了低功耗，休眠机制，做了能量检测和信道扫描，⾃动调频机制，可以有效的避开wifi的⼲扰提⾼系统的稳定系，zigbee⽹络进⾏了加密，可以起到保护个⼈信息的⽬的，同时整个⽹络可以加载70---100个节点稳定⼯作，⼀般不会出现掉⽹现象，就算偶尔有掉⽹也能迅速⾃动重现链接上⽹络。

4、⽂档包含：设计说明⽂档，测试⽂档，测试报告，通讯协议，使⽤说明⽂档等⽂档
5、外购模块相关资料
6、安装建议⽂档。

以上为部分内容截图。

zigbee设计方案Zigbee是一种低功耗、低速率的无线通信协议，广泛应用于物联网设备的通信与连接。

它的设计方案涉及到许多关键因素，例如频率带宽选择、网络拓扑结构、数据传输的安全性等。

本文将围绕这些方面展开讨论，以探索如何设计一个有效可靠的Zigbee方案。

1. 频率带宽选择在Zigbee的设计中，频率带宽的选择是一个关键问题。

根据不同的应用场景，我们可以选择适用于Zigbee的不同频段，如2.4GHz和868/915MHz。

2.4GHz频段广泛使用于许多无线通信设备中，具有较高的带宽和更大的数据传输能力，但可能会受到Wi-Fi和蓝牙等设备的干扰。

而868/915MHz频段虽然带宽较小，但能够提供更好的穿透能力和抗干扰性，适用于长距离传输。

2. 网络拓扑结构Zigbee支持多种网络拓扑结构，包括星型、网状和混合等。

星型拓扑结构是一种简单直观的方式，其中所有设备都与一个中心协调器直接连接。

这种结构适用于规模较小、设备数量有限的场景。

而网状拓扑结构更适用于规模庞大、设备数量多的场景，它能够提供更高的覆盖范围和更好的可靠性。

在设计方案中，我们需要根据具体的应用需求选择合适的网络拓扑结构。

3. 数据传输的安全性数据传输的安全性在物联网设备中至关重要。

Zigbee采用了多层次的安全机制，包括物理层、MAC层和应用层的加密和认证措施。

物理层采用AES算法对数据进行加密，确保数据的机密性。

MAC层利用帧计数器和消息认证码等机制，验证数据的完整性和真实性。

应用层则可以根据具体需求选择合适的安全方案，如使用SSL/TLS进行端到端的安全通信。

设计方案时，我们应充分考虑数据传输的安全性，采取合适的安全措施来保护用户的隐私和数据安全。

4. 节能设计低功耗是Zigbee的一个重要特性，也是其广泛应用的原因之一。

在设计方案中，我们需要考虑如何将功耗降到最低，以延长设备的续航时间。

一种有效的方法是采用休眠模式，在设备不进行数据传输时，将设备的大部分功能关闭，以降低功耗。

摘要当今时代，是一个信息化时代，信息的沟通能力是信息技术发达与否的首要体现。

人工智能仪表读取、无线楼宇监控、工业控制及监测……等等，这些现代化技术均需要信息沟通智能化的技术支持。

当中，传感技术是信息沟通的最基本的技术。

本设计完成了利用单片机CC2530实现Zigbee接口与RS485接口的通讯转换，为RS485接口与Zigbee无线通讯的协议转换提供硬件电路支持，并且其通讯过程采用光耦隔离式通信，以便因某一部分电路发生故障的时候能够保护通讯模块，从而节省成本损耗。

同时考虑各个接口及单片机工作所需要的电源电路，完成RS485接口与Zigbee接口协议的转换模块硬件设计。

基于Zigbee技术的无线传感器网络应用在Zigbee联盟和IEEE 802.15.4组织的推动下，结合其他无线技术可以实现无处不在的网络，这正是本次设计采用Zigbee 无线网络的原因。

关键词: Zigbee无线网络；CC2530；光耦隔离；RS485AbstractToday is an era of information communication. Communication skills of IT is the first embodiment whether information technology developed or not.AI meter reading, wireless building control, industrial control and monitoring ...... etc. These modern information communication technologies require intelligent technical support. Among them, the sensor technology is the most basic of information communication technology.The purpose of this design is that the use of single-chip CC2530 ZigBee interface with the RS485 interface communication switch, supported by the hardware circuit for RS485 interface with Zigbee wireless communication protocol conversion, optocoupler isolated communication and the communication process, in order due to the failure of a part of the circuit when able to protect the communication module, thus saving the cost of losses. Power circuit, taking into account the various interfaces and microcontroller needed for the work to complete the RS485 interface and the the ZigBee interface protocol conversion module hardware design. Based on the Zigbee Alliance and IEEE 802.15.4 organizations to promote, the the Zigbee technology of wireless sensor network applications, combined with other wireless technologies can achieve ubiquitous network, which is the design of Zigbee wireless network reasons.Keywords: Zigbee wireless network;CC2530;optocoupler isolated;RS485目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 Zigbee无线网络技术的研究背景 (1)1.2 目前ZigBee的发展状况和前景 (1)1.3 本设计的工作容 (2)1.4 本章小结 (2)第2章 zigbee无线网络原理 (3)2.1 Zigbee主要通信硬件介绍 (3)2.1.1光耦器件6N136芯片 (3)2.1.2单片机CC2530芯片 (3)2.1.3通信MAX485芯片 (5)2.2 光耦通信硬件设计框架 (6)2.3 本章小结 (6)第3章光耦RS485通信硬件设计 (7)3.1. 供电部分设计 (7)3.1.1主要芯片的电气参数 (7)3.1.2开关电源原理图 (8)3.2 通信部分设计 (9)3.2.1 CC2530单片机系统模块设计 (9)3.2.2光耦RS485模块 (10)3.3 光耦RS485通信电路板制作 (12)3.3.1 PCB图纸的制作 (12)3.3.2 制作实物电路板的过程介绍 (14)3.3.3 最终成型的电路板介绍 (15)3.4本章小结 (18)第4章 Zigbee无线通信软件设计 (19)4.1 开发工具IAR Embedded Workbench介绍 (19)4.2 通信功能介绍 (19)4.3 本章小结 (20)第5章通信实验系统调试 (21)5.1 硬件调试 (21)5.2 系统集成调试 (22)5.2.1 有线通信传输调试（PC ↔下位机） (22)5.2.2 无线通信传输调试（PC ↔PC） (22)5.2.3 无线通信传输调试（PC ↔下位机） (23)5.3 本章小结 (23)第6章 ZigBee无线通信设计总结与展望 (24)6.1 总结 (24)6.2 发展前景展望 (25)参考文献 (26)致 (27)第1章绪论1.1 Zigbee无线网络技术的研究背景信息沟通能力是当前信息时代的重要体现。

zigbee设计方案Zigbee 是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线网络技术，常用于物联网设备的通信。

下面介绍一个基于Zigbee的设计方案。

首先，我们将以家庭安全和智能化为目标设计一个Zigbee系统。

这个系统主要包括安全传感器、控制节点和中央控制器。

安全传感器是系统的基础组件之一，它可以检测房间内的烟雾、温度、窗户和门的状态等。

我们可以选择合适的Zigbee无线传感器模块作为安全传感器的核心组件，并设置定时上报数据。

控制节点是系统的核心组件，它可以接收安全传感器的数据，并根据需要采取相应的操作。

我们可以选择具有处理和存储能力的嵌入式系统作为控制节点，例如ARM处理器或者树莓派等。

控制节点通过Zigbee无线通信模块与安全传感器进行通信，并通过控制节点内的程序进行数据处理和决策。

中央控制器是系统的最高级别的组件，它可以集中管理和控制所有的控制节点。

中央控制器可以采用一台计算机或者专门的控制器设备。

通过中央控制器，用户可以远程监控和控制整个系统。

中央控制器也可以与今后的设备实现互联互通，例如智能手机、平板电脑等。

在系统的设计过程中，需要考虑一些关键因素。

首先，需要选择合适的Zigbee无线模块，并对其性能进行评估，例如通信距离、传输速率以及功耗等。

其次，安全传感器的选择也需要根据实际的安全需求来确定，例如可以选择烟雾传感器、温度传感器、窗户和门的状态传感器等。

还需要设计一个稳定可靠的通信协议，以确保传感器和控制节点之间的数据传输可靠。

最后，除了实现基本的安全功能，我们还可以通过扩展其他模块和功能来增加系统的智能化。

例如，可以添加人体红外传感器来检测房间内的人员活动，以进一步提供安全保护。

还可以添加灯光和风扇的控制模块，使系统可以根据环境变化自动调节室内的光线和温度。

综上所述，一个基于Zigbee的家庭安全和智能化系统可以通过合适的无线传感器、控制节点和中央控制器实现。

这个系统可以帮助家庭实现安全保护和智能化控制，提高家庭生活的便捷性和舒适性。

引言当今世界通信技术迅猛发展，ZigBee作为一种新兴的短距离无线通信技术，正有力地推动着低速率无线个人区域网络LR-WPAN(Low-Rate Wireless Personal Area Network)的发展。

ZigBee是基于IEEE 802.15.4标准的应用于无线监测与控制应用的全球性无线通信标准，强调简单易用、近距离、低速率、低功耗(长电池寿命)且极廉价的市场定位，可以广泛应用于工业控制、家庭自动化、医疗护理、智能农业、消费类电子和远程控制等领域。

并且，基于ZigBee技术的网络特征与无线传感器网络存在很多相似之处，故很多研究机构已经把它作为无线传感器网络的无线通信平台。

目前在蓝牙技术复杂，应用系统费用高，功耗高，供电电池寿命短，且还无法突破价格瓶颈的情况下，ZigBee技术无疑将拥有广阔的应用前景。

1 ZigBee的结构体系相对于其他无线通信标准，ZigBee协议栈显得更为紧凑和简单。

如图1所示，ZigBee 协议栈的体系结构由底层硬件模块、中间协议层和高端应用层3部分组成。

ZigBee协议栈体系1.1 底层硬件模块底层硬件模块是ZigBee技术的核心模块，所有嵌入ZigBee技术的设备都必须包括底层模块。

它主要由射频RF(Radio-Frequency)、ZigBee无线RF收发器和底层控制模块组成。

ZigBee标准协议定义了两个物理层(PHY)标准，分别是2.4 GHz物理层和868／915 MHz 物理层。

两个物理层都基于直接序列扩频DSSS技术，使用相同的物理层数据包格式；区别在于工作频率、调制方式、信号处理过程和传输速率。

底层控制模块定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。

物理层数据服务从无线物理信道上收发数据；物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。

数据服务主要包括：激活和休眠射频收发器，收发数据，信道能量检测，链路质量指示和空闲信道评估。

“zigbee”相关资料合集目录一、基于Zigbee和ARM9的智能家居系统的研究与设计二、基于ZigBee技术家居环境改善系统研究三、ZigBee技术在矿井人员管理系统中的应用四、基于CC2530的ZigBee协调器节点设计五、基于ZigBee技术的智能家居控制系统的研究与实现六、基于3G和ZigBee的智能家居无线传感网络系统设计与实现七、基于ZigBee协议的无线传感器网络关键技术的研究和实现八、基于ZigBee技术的无线传感器网络设计研究九、基于ZigBee的移动智能终端在物联网智能家具中的应用基于Zigbee和ARM9的智能家居系统的研究与设计智能家居系统的发展迅速，已经成为家庭自动化和物联网领域的研究热点。

本文将研究并设计一种基于Zigbee和ARM9技术的智能家居系统，旨在实现家居设备的远程控制、智能管理以及节能减排。

在系统设计方面，我们采用Zigbee和ARM9技术相结合的方式，构建了一套智能家居系统。

该系统由Zigbee无线通信模块和ARM9处理模块组成，实现家居设备间的无线通信与数据传输。

系统还配备了上位机软件，方便用户对家居设备进行远程监控和管理。

在功能模块方面，本系统主要包括以下三个模块：1、Zigbee模块：该模块负责家居设备间的无线通信与数据传输，支持多种传感器和执行器的接入，如温度传感器、湿度传感器、门窗传感器、灯光控制器等。

2、ARM9模块：该模块作为系统的核心处理器，负责处理Zigbee模块传输的数据，并对家居设备进行控制和管理。

同时，它还负责与上位机软件进行通信，实现远程监控和管理功能。

3、协作关系：Zigbee模块与ARM9模块之间通过无线通信方式进行数据传输和控制指令的发送。

上位机软件则可以通过网络与ARM9模块相连，实现远程监控和管理家居设备的功能。

在实际应用方面，本系统具有稳定性高、安全性好、节能效果显著等优点。

首先，Zigbee模块采用低功耗设计，可保证系统在持续工作的情况下具有较长的续航时间。

本文介绍ZigBee硬件模块的设计方法和流程，今天我们就来学习一下ZigBee模块是如何制作的。

目前，生产ZigBee芯片的有好几家大公司，TI、Freescale、Atmel和Jenn ic等均有各自的ZigBee芯片，TI和Freescale用的比较多，设计参考文档也比较全。

TI的ZigBee 解决方案主页链接如下：/cn/analog/docs/rf ifcomponentshome.tsp？familyId=367&contentType=4。

其中包括了CC2420、CC2520、CC2430、CC2431和最新的CC2480的设计指南。

Freescale的ZigBee解决方案主页链接如下：/ZigBee.asp。

包括了IEEE802.15.4收发器MC13192、MC13193和单芯片MC13213、MC13214等的设计指南。

我觉得这两家的参考设计文档比较齐全，降低了我们入门的门槛和硬件设计的难度。

下面我就以Freescale的MC13213为例，说明一下硬件设计流程和方法。

首先，从整体来看，我们可以将目标设计分为几个模块：电源模块、主芯片模块、天线模块调试接口和外围扩展模块。

其中，电源模块、天线模块、调试接口和主芯片模块是必须的，可以用通常所说的”最小系统”来描述。

外围扩展模块是根据用户的实际需求自行添加。

1. 电源模块按照MC13213的datasheet，其工作电压范围在2-3.4V，而我们一般使用干电池或者可充电的锂电池供电，这样，我们就需要一个LDO或者DC-DC，它的作用就是将我们的电池电压降到MC13213可以工作的范围内。

在这里，我们可以选用TI的76930，不仅因为体积小（SOT23封装），而且Dropout V olt age的典型值在71mV@100mA。

另外，如果用可充电的锂电池的话，需要注意加上保护电路，如下图1所示：图1. 电源模块本文介绍ZigBee硬件模块的设计方法和流程，今天我们就来学习一下ZigBee模块是如何制作的。

基于单片机的Zigbee传感器节点的硬件设计[图]摘要：无线传感网络应用广泛，它通过无数千个微小的节点之间互相通信实现大范围监控的模式。

采用IEEE802.15.4/Zigbee低成本、低功耗的技术，实现多个节点间无线通信。

首先从节点机的硬件设计描述硬件各个部分的模块设计，再分析节点机的软件设计。

阐述传感器网络节点的基本体系结构，重点介绍基于单片机ATMEGA128L和CC2420的Zigbee传感器节点的硬件设计，并对硬件进行组网，并对其测试，测试结果表明该节点的体积小，集成度高，功耗低，通过多层次布线不仅减少了信号的干扰，而且加大了传输的距离。

引言ZigBee联盟定义了2种物理设备类型：一种是全功能设备FFD(fullfunctiondevice)；另一种叫精简功能设备RFD(reducedfunctiondevice)。

网络的构建需要有协调器参与工作(FFD)。

整个网络的形成过程：首先进行初始化，之后协调器开始参与后建立网络，网络建立以后再通过路由器(FFD)和终端设备(RFD)发现网络，最后在建立起的网络开始数据管理和传送。

1 节点硬件设计传感器节点是由几个不同的模块组成，这些模块处理着不同的功能，有传感器模块，传感器模块是传感的硬件基础，接着通过处理器模块，这个模块执行着重要的功能，数据处理后才能进行通信，还有无线通信模块和能量供应模块。

传感器节点主要的功能是：首先进行数据节点的数据采集，采集后的数据再进行处理，经过处理后的数据再通过节点转发进行融合，同时还有其他节点转发数据过来，这样再对所有节点的数据进行管理和融合，数据处理后再进行存储。

所有传感器的工作原理和结构大致相同，虽然每一种传感器设计不同，但是基本的架构是相同的。

传感器节点的这种功能等同于兼并传统网络的路由功能，作为网络终端传送和接收数据，是构成5项网络的基础，网线网络的基本元素是传感器节点，节点是构成无线传感网络的基本平台。

无线Zigbee网关硬件设计指导手册网关>免开发方案>无线Zigbee网关方案文档版本:20200618目录目录1产品概述11.1功能 (1)1.2框图 (2)2原理图设计32.1WIFI模块设计 (3)2.2Zigbee模块设计 (6)2.3电源设计 (9)2.4ESD设计 (9)3布局走线设计指导103.1PCB布局参考 (10)3.2天线设计要求 (11)1产品概述TYGWZW-01N是由杭州涂鸦信息技术有限公司开发的一款超小型智能Zigbee网关产品方案。

它由一个高集成度的无线WIFI模块，一个低功耗无线Zigbee模块和少量外围电路构成。

通过涂鸦智能APP，用户可实现设备添加、设备重置、第三方控制和Zigbee群组控制，满足智能家居等应用场合。

1.1功能1.1.1WIFI模块•涂鸦WIFI模块WRG1•主芯片瑞昱RTL8711AM，处理器ARM-Coetex M3，主频166MHz•SDRAM2MB，FLASH4MB•WIFI协议802.11b/g/n，HT20/HT40•发射功率：802.11b模式下20dBm•接收灵敏度：802.11b模式下-93dBm•支持WPA/WPA2安全模式•板载天线和外接IPEX天线•封装尺寸19±0.25mm(W)×25.7±0.25mm(L)×3.6±0.2mm(H)1.1.2Zigbee模块•涂鸦ZIGBEE模块TYZS3_NS•主芯片芯科EFR32MG13P732F512GM48-C，处理器ARM Cortex-M4，主频40MHz •RAM64KB，FLASH512KB•Zigbee协议802.15.4•发射功率最大19dBm，常规10dBm•接收灵敏度250Kbps@OQPSK模式下-101dBm•子设备最大连接数：50•支持硬件加密，支持AES128/256•内置板载PCB天线，天线增益2.2dBi•封装尺寸16±0.35mm(W)×24±0.35mm(L)×2.6±0.1mm(H)1.1.3电源•5V/1A输入•MICRO USB电源接口•3.3V LDO为WIFI模块，ZIGBEE模块供电•增加自恢复保险丝预防短路•ESD器件预防静电浪涌1.1.4按键和指示灯•一个功能按键，用于配网和复位•红色指示灯，用于WIFI状态指示•蓝色指示灯，用于ZIGBEE状态指示1.2框图2原理图设计2.1WIFI模块设计WIFI模块WRG1为网关的主机芯片，通过串口与Zigbee模块进行通信，其接口信号如下：引脚序号引脚丝印IO类型功能1GND P电源参考地2SWD_TMS I/O用作JLink烧录脚3E_2I NC4SWD_CLK I/O用作JLink烧录脚5I2C2_SDA I/O NC6I2C2_SCL I/O NC7ADC AI NC8EN P模块使能脚，高电平正常工作，低电平关闭模块，模块内部已经上拉9GND P电源参考地10Rts I/O主机流控发送请求脚，对接Zigbee模块CTS11Rx I/O主机串口接收，对接Zigbee模块TX12Cts I/O主机流控发送允许脚，对接Zigbee模块RTS13Tx I/O主机串口发送，对接Zigbee模块RX引脚序号引脚丝印IO类型功能14C_3I/O GPIOC_3，对接Zigbee模块，预留功能15C_2I/O GPIOC_2，对接Zigbee模块，预留功能16GND P电源参考地17 3.3V P模块的电源引脚（3.3V）18C_1I/O LED2控制脚，WIFI指示灯19C_0I/O LED1控制脚，ZIGBEE指示灯20I2C1_SDA I/O GPIOC_4，预留，可以NC21I2C1_SCL I/O GPIOC_5，预留，可以NC22Log_Tx I/O GPIOB_0，Log Tx，串口打印信息引脚，不能接高电平23Log_Rx I/O GPIOB_1，Log Rx，串口打印信息引脚24I2C3_SCL In GPIOB_2，按键控制引脚•WRG1原理图及引脚分布•WRG1模块输入电源为3.3V，电源输入端增加0.1uF电容。