基于ZigBee无线传感器网络系统设计与实现

基于无线传感器网络的空气质量监测系统设计与实现一、引言近年来，环境污染日益严重，其中空气污染成为全球共同关注的问题之一。

随着科技的不断发展，无线传感器网络作为一种新型的环境监测技术逐渐应用于空气质量监测领域。

本文将介绍基于无线传感器网络的空气质量监测系统的设计与实现。

二、无线传感器网络概述无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种由大量微型传感器节点组成的自组织网络，能够进行分布式或协同监测、控制、反馈和处理等任务。

WSN在环境探测、农业生产、医疗监测、交通管理和军事作战等领域有着广泛的应用。

三、空气质量监测系统设计（一）系统结构本系统由传感器节点、中继节点和基站三部分组成，其中传感器节点负责采集空气质量数据，中继节点实现数据传输和数据处理，基站接收和处理传感器节点采集到的数据，并将数据可视化展示。

（二）传感器选择选择合适的传感器对于系统的准确性和稳定性至关重要。

本文选用了可测量多种气体浓度的高精度气体传感器，如光学式粉尘传感器、电化学式气体传感器和红外式CO2传感器等。

（三）无线协议选择本系统选用Zigbee协议作为无线传输协议，它是一种基于IEEE 802.15.4标准的一种低速、低功耗的无线传感器网络协议。

与其他广播型无线协议不同，Zigbee协议具有可靠性高、灵活性强、自组织性强、低功耗和安全性强等优点。

（四）系统部署本系统的传感器节点布置在城市的主要交通干道、工业区和人口密集区，以及城市公园等公共场所，每个节点的位置和安装高度应依据气象学原理和各种气体的传输规律合理安排。

四、空气质量监测系统实现（一）硬件实现本系统采用Atmel公司的ATmega328P单片机作为控制芯片，配合Zigbee无线模块和多种传感器组成传感器节点。

中继节点和基站可配备嵌入式系统。

传感器节点与其它节点间通过无线信道进行通信，并定期向中继节点或基站发送数据。

（二）软件实现本系统采用CCS C语言进行编程和开发，主要包括传感器数据采集、数据传输、数据处理和用户界面展示等方面。

0引言目前发展较成熟的几大无线通信技术，往往比较复杂，不但耗费较多资源，成本也较高，不适于短距离无线通信。

ZigBee 技术的出现就弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，大大减少资源的浪费，且有很大的发展前景。

ZigBee 技术是在IEEE 802.15.4协议标准的基础上扩展起来的，是一种短距离、低功耗、低传输速率的无线通信技术。

该技术主要针对低速率传感器网络而提出，能够满足小型化、低成本设备的无线联网要求，可广泛应用于工业、农业和日常生活中。

ZigBee 无线网络根据应用的需要可以组织成星型网络、网状网络和簇状网络三中拓扑结构。

ZigBee 网络有两种类型的多点接入机制。

在没有使能信标的网络中，只要信道是空闲的，任何时候都允许所有节点发送。

在使能信标的网络中，仅允许节点在预定义的时隙内进行发送。

协调器会定期以一个标知为信标帧的超级帧开始发送，并且希望网络中的所有节点与此帧同步。

在这个超级帧中为每个节点分配了一个特定的时隙，在该时隙内允许节点发送和接收数据。

超级帧可能还含有一个公共时隙，在此时隙内所有节点竞争接入信道。

1无线传感器网络节点硬件设计本文采用集成MCU+射频收发模块的SOC 设计方式，这种组合方式的兼容性与芯片之间的数据传输可靠性强，而且能实现节点的更微小化和极低的功耗。

1.1无线传感器网络节点组成无线传感器网络节点一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源管理模块组成，如图1所示。

数据采集单元用来采集区域的信息并完成数据转换，采集的信息包含温度、湿度、光强度、加速度及大气压力等；数据处理单元控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理和任务管理等；数据传输单元用于与其他节点进行无线通信、交换控制消息及收发采集数据；电源管理单元选通所用到的传感器。

1.2CC2430模块本文采用CC2430芯片为核心来设计传感器节点。

CC2430芯片是挪威Chipcon 公司推出的符合IEEE 802.15.4标准ZigBee 协议的Soc 解决方案。

无线传感器网络远程监测系统的设计与实现随着科技的发展和社会的进步，无线传感器网络日益成为了各个领域中不可或缺的技术。

特别是在工业、安防、环境监测等领域，无线传感器网络可以实现对于物理量、运动变化、环境参数等的高效、实时、准确地监测。

为了更好的应对这种需求，本文将介绍一种无线传感器网络远程监测系统的设计与实现。

一. 系统架构的设计系统架构包括以下模块：物理节点模块、数据处理模块和远程监控模块。

其中，物理节点模块负责检测现场的物理量，并将数据进行采集和传输。

数据处理模块负责接收、处理和存储传感器节点采集的数据。

远程监控模块可以通过互联网和用户的移动设备实现数据传输，用户可以通过手机、平板电脑等移动设备对传感器网络进行实时监控。

在系统架构设计中，为了保证网络的稳定性和扩展性，使用分布式网络模型，实现消息的可靠传输和数据的快速、准确处理。

二. 硬件的设计在硬件的设计上，本系统采用基于 ZigBee 协议的无线传感器节点用于采集和传输现场数据。

在传感器节点的设计中，考虑了能耗、信号传输距离、网络协议等因素，使用了专业芯片和设计技术提升网络的鲁棒性和稳定性。

传感器节点采用传感器模块和微控制器进行采集、处理和传输数据。

传感器模块可以通过接口与物理量进行连接，微控制器需要对传感器的数据进行采集和编码，并将数据通过 ZigBee 协议进行传输。

同时，每个传感器节点的 ID 及位置信息等也需要在硬件设计中进行考虑。

三. 软件的设计在软件设计中，考虑了低功耗、可靠性、数据传输的实时性等多方面的因素。

在传感器节点的软件设计中，需要考虑如何对硬件，尤其是传感器进行优化驱动。

并保证数据传输的实时性和可靠性，需要采用协议栈实现。

同时，对于节点的升级和配置也应该进行考虑。

在数据处理软件的设计中，进行数据聚合和数据统计。

将传感器采集回来的数据进行统计、聚合处理，从而形成更精准、全面的监测数据。

在远程监控软件的设计中，软件需要实现数据的传输、展示和记录等功能。

基于ZigBee技术中职无线传感器网络技术的课程设计【摘要】本文主要介绍了基于ZigBee技术中职无线传感器网络技术的课程设计。

首先从ZigBee技术和无线传感器网络的概述开始，然后探讨了ZigBee技术在无线传感器网络中的应用以及设计要点。

接着介绍了实验设计与实施、数据采集与处理以及系统性能评估等方面。

最后对课程设计进行总结，并展望了未来的研究方向。

通过本课程设计，学生将深入了解ZigBee技术在无线传感器网络中的应用，掌握相关实验与数据处理技能，提高系统性能评估能力。

这对培养学生的实践能力和解决问题的能力具有重要意义，也为未来无线传感器网络技术的发展奠定了基础。

【关键词】ZigBee技术, 无线传感器网络, 课程设计, 应用, 设计要点, 实验设计, 数据采集, 数据处理, 系统性能评估, 总结, 研究方向, 未来展望1. 引言1.1 ZigBee技术概述ZigBee技术是一种短距离、低功耗、低数据传输速率的无线通信技术，主要应用在物联网领域。

它采用IEEE 802.15.4标准，工作在2.4GHz频段，具有自组网、低功耗、低成本等特点。

ZigBee技术被广泛应用在智能家居、工业控制、智能建筑等领域，为传感器节点之间的通信提供了可靠的解决方案。

其网络拓扑结构包括星型、网状和混合型，具有灵活性和扩展性。

ZigBee技术在无线传感器网络中扮演着重要的角色，通过组建网络、数据传输和协调节点等功能，使得无线传感器网络能够实现远程监测、实时控制等应用。

其低功耗特性使得传感器节点可以长时间工作，适用于需要长期监测的环境。

ZigBee技术还具有良好的安全性和可靠性，能够保障传感器数据的安全传输。

ZigBee技术的应用在无线传感器网络中具有广阔的前景，可以提升传感网络的性能和稳定性，为各种应用场景提供可靠的支持。

1.2 无线传感器网络简介无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是由大量分布在空间中的微小传感器节点组成的网络，每个节点都能感知周围的环境，并能将采集到的数据通过无线通信传输到网络中。

本科生毕业论文（设计）题目：基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究与设计目录摘要： (IV)ABSTRACT (V)第一章绪论 (1)1.1 课题背景概述 (1)1.2 WSN简介 (2)1.2.1 WSN体系结构 (2)1.2.2 WSN的协议栈结构 (4)1.2.3 WSN特点及其关键问题 (6)1.2 几种常用的无线通信技术 (7)1.3.1 蓝牙技术 (7)1.3.2 红外技术 (7)1.3.3 ZigBee技术 (8)1.3.4 Wi-Fi技术 (8)1.3.5 RFID技术 (8)1.3.6 HomeRF技术 (9)1.3.7 UWB技术 (9)1.3.8 几种无线通信技术对比 (9)1.4 本文结构组织 (10)1.5 本章小结 (11)第二章 ZigBee/IEEE802.15.4技术标准 (12)2.1 ZigBee/IEEE802.15.4技术概述 (12)2.2 ZigBee技术特点 (12)2.3 ZigBee技术的体系结构 (13)2.4 ZigBee技术的网络配置 (15)2.4.1 两种功能设备 (15)2.4.2 三种节点类型 (15)2.4.3 三种拓扑结构 (16)2.4.4 两种工作模式 (17)2.5 ZigBee组网 (17)2.5.1 基本通信原语 (17)2.5.2 ZigBee网络的组网 (18)2.5.2.1 网络管理服务 (18)2.5.2.2 数据传输服务 (20)2.6 ZigBee 路由 (21)2.6.1路由协议 (21)2.6.2 路由过程 (22)2.7本章小结 (23)第三章基于ZigBee的无线传感器网络的硬件设计 (24)3.1 ZigBee的几种实现方案 (25)3.2 CC2430芯片介绍 (26)3.2.1 CC2430芯片概述 (26)3.2.2 CC2430引脚功能介绍 (29)3.2.3 CC2430的增强型8051内核 (31)3.2.4 CC2430的射频部分 (32)3.2.5 CC2430的其它外围设备 (34)3.2.5.1 直接存取（DMA）控制器 (34)3.2.5.2 MAC定时器 (35)3.2.5.3 模数转换器（ADC） (35)3.2.5.4 温度传感器 (36)3.3 节点的控制和显示电路 (36)3.3.1 控制电路 (37)3.3.2 状态显示电路 (38)3.4 节点的接口电路 (39)3.4.1 USART接口（串行通信接口） (40)3.4.2 JTAG接口 (40)3.5 节点实图 (41)3.6 本章小结 (41)第四章基于ZigBee2006协议栈的无线传感器网络的软件设计 (43)4.1 Z-Stack (43)4.1.1 Z-Stack软件架构 (43)4.1.1.1 系统初始化 (44)4.1.1.2 操作系统的执行 (44)4.1.2 Z-Stack项目中的文件目录 (49)4.2 Z-Stack开发软件 (51)4.2.1 IAR EW8051集成开发环境 (51)4.2.2 ZigBee2006协议栈 (52)4.2.3 SmartRF Flash Programmer软件 (54)4.2.4 ZigBee协议分析仪软件Packet Sniffer (55)4.3 Z-Stack开发的一些基本概念 (55)4.4 实验测试 (60)4.4.1 开关灯控制实验 (60)4.4.1.1 功能描述 (60)4.4.1.2 实验程序 (61)4.4.1.3 实验操作及其结果 (65)4.4.2 温度传输实验 (66)4.4.2.1 功能描述 (66)4.4.2.2 实验程序 (67)4.4.2.3 实验操作及其结果 (73)4.5 本章小结 (76)第五章总结与展望 (77)5.1 无线传感器网络的应用设想 (77)5.2 总结与展望 (78)5.2.1 本文总结 (78)5.2.2 展望 (78)参考文献 (79)附录 (80)致谢 (89)基于ZigBee技术的无线传感器网络的研究与设计作者：闫彦含指导老师：何自立摘要：无线传感器网络是涉及多学科、知识高度集中、在当今国际上备受关注的前沿热点和研究领域。

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。

基于ZigBee无线传感网络的人员定位系统设计与实现千承辉;张希明;徐丹琳;陈钰佳;易晓峰【摘要】针对现有无线传感器网络定位系统精度不高的问题,采用基于校正模型的三边测距质心定位算法实现人员定位.通过研究ZigBee无线通信技术,分析无线电传播路径损耗模型,结合实验测试得到RSSI测距模型.引入高斯滤波模型和自校正模型修正测距值,在三边测量法的基础上结合质心定位思想,以三圆相交部分的质心作为盲节点的估算位置.经试验测试,该系统的定位误差小于10 %,有效地降低了环境引起的盲节点位置误差,提高了定位精度.%Aiming at the problem of low accuracy of the existing wireless sensor network positioning system, in the paper, the three side location algorithm based on the calibration model is used to realize the positioning of the personnel.Through the research of ZigBee wireless communication technology,analysis of radio propagation path loss model, combining RSSI(Received Signal Strength Indication) ranging model by experiment test, and introducing the Gaussian filter model and the self correction model to correct the range values.On the basis of the three side measurement method which combined with the idea of centroid localization, using the estimation position of the centroid of the three circle intersection as the blind node.By testing, the positioning error of the system is less than 10%, which reduces the blind node position error caused by the environment effectively and improves the positioning accuracy.【期刊名称】《微型机与应用》【年(卷),期】2016(035)021【总页数】4页(P72-74,78)【关键词】三边测距质心定位算法;高斯滤波;自校正模型;ZigBee;RSSI【作者】千承辉;张希明;徐丹琳;陈钰佳;易晓峰【作者单位】吉林大学仪器科学与电气工程学院,吉林长春 130012;吉林大学仪器科学与电气工程学院,吉林长春 130012;吉林大学仪器科学与电气工程学院,吉林长春 130012;吉林大学仪器科学与电气工程学院,吉林长春 130012;吉林大学仪器科学与电气工程学院,吉林长春 130012【正文语种】中文【中图分类】TN929.4无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是一种分布式传感网络，由节点、网关和软件三部分组成，能够实现大范围、低成本、灵活铺设的实时数据采集[1]。

基于ZigBee的无线传感器网络研究【摘要】本文结合传感器技术介绍了ZigBee协议的无线传感器网络系统的开发与应用，并给出了一个实际系统的软硬件设计方案，最后对该设计方案进行测试，给出测试结果，证明了该方案的可行性。

【关键词】ZigBee 无线传感器网络协议IEEE802.15.41引言随着网络和通信技术的发展，人们对无线通信的要求也越来越高。

短程、低速、廉价的无线通信技术整成为关注的焦点。

目前，一种新的无线通信技术引起了人们的关注，这就是所谓的ZigBee技术。

ZigBee技术p它弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺，其成功的关键在于丰富而便捷的应用。

它依据IEEE802.15.4标准，在数千个小的传感器之间相互协调实现通信。

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据从一个传感器到另一个传感器，所以它们的通信效率非常高。

ZigBee技术的应用前景被非常看好。

ZigBee在未来的几年里将在工业控制、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具有广泛的应用前景，特别是家庭自动化和工业控制，将成为今后ZigBee的主要应用领域。

3无线传感器网络的开发设计基于IEEE标准和ZigBee协议的无线传感器网络由STIM、ZigBee和NCAP 三部分组成，在IEEE的结构模型上用无线接口取代了有线的TII接口，通过在STIM和NCAP中嵌入ZigBee模块，采用ZigBee协议实现了STIM和NCAP之间的无线数据传输。

3.1系统硬件总体设计无线传感器节点执行数据采集、处理和通信等工作。

ZigBee技术将终端从器件上分成两类。

一类是全功能器件FFD，它拥有足够的存储空间来存放路由信息并且处理能力也相应增强，它承担了网络协调者的功能，可以同网络中的任何设备通信，可存在于任何拓扑结构中。

另一类是简化功能器件RFD，它内存较小，功耗低，不能作为网络协调者，只能与FFD通信，实现简单，多用于星型拓扑结构中。

基于ZigBee无线传感器网络的智能照明系统研究与设计的开题报告一、选题背景随着物联网技术的发展，智能家居已成为家庭装修的一个热门话题。

智能照明系统是智能家居的重要组成部分之一，它能够通过感知环境光线和人的行动，自动调节照明亮度和颜色，实现节能省电的效果，提高生活品质。

然而，传统的智能照明系统依赖于有线连接，需要布置复杂的线路，方便性和适用范围都受到了限制。

因此，无线传感器网络技术是实现智能照明系统的关键。

ZigBee是一种低功耗的无线通信协议，具有简单、安全、可靠、低成本、低功耗等优点，被广泛应用于智能家居、物联网等领域。

基于ZigBee无线传感器网络的智能照明系统可以实现远程控制、集中管理、智能化调节等功能，是未来智能家居的趋势。

近年来，国内外研究人员已在该领域积累了一定的研究成果，但在实现智能化程度和稳定性等方面还有一定的提升空间。

因此，本文旨在通过研究和设计基于ZigBee无线传感器网络的智能照明系统，解决现有系统的局限性，探索更加智能、方便、节能的智能照明技术，提高智能家居的实用性和人性化。

二、研究内容本文的研究内容主要包括以下几个方面：1. 智能照明系统的需求分析：对目前市场上常见的智能照明产品进行分析，探讨其功能、应用范围、优缺点等，明确我们的研究目标和需求。

2. ZigBee无线传感器网络技术的研究和应用：对ZigBee无线传感器网络技术进行深入研究，探讨其网络拓扑结构、通信协议、安全性等方面的特点和优点，并结合智能照明系统的实际需求，选择合适的无线传感器网络方案。

3. 系统的硬件设计：设计智能照明系统的硬件方案，包括传感器节点、处理器、无线模块、电源等组成部分，实现传感、数据采集、通信和控制等基本功能。

4. 系统的软件设计：编写合适的软件程序，实现传感器节点的数据采集和传输、数据处理、控制指令的下发和执行等功能，打通整个系统的数据流和控制流。

5. 系统的测试和优化：通过对系统的实际测试和数据分析，对系统进行优化和改进，提高系统的性能和稳定性。