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基于ZIGBEE的环境监测预警系统网络节点的设计与实现

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维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第３期　福建电脑　１５１　

功耗管理等　ＭＳＰ４３０是，Ｉ１德州仪器生产的１６位ＲＩＳＣ超低功耗混合型　微控制器。本系统节点采用ＭＳＰ４３０Ｆ１６１１，它是ＭＳＰ４３０Ｘ１６１Ｘ　系列中功能最强的微控制器。在１．８Ｖ～３．６Ｖ电压１ＭＨｚ的时钟　条件下运行．耗电电流在０．１～４００ｍＡ之间。ＲＡＭ在节电模式耗　电为０．１ｍＡ，等待模式下仅为０．７ｍＡ。另外，ＭＳＰ４３０的运行环境　温度范围为．Ｈ４０～＋８５℃。可以适应各种恶劣的环境。　ＣＣ２４２０是ＣＨＩＰＣＯＮ公司推出的支持ＩＥＥＥ８０２．１５．４低功　耗２．４ＧＨｚ有源ＲＦ芯片。它具有２ＭＣｈｉｐｓ／ｓ直接扩频序列基带　调制解调和２５０ｋｂｐｓ有效数据传输速率；低功耗：接收１９．７ｍＡ，　发射１７．４ｍＡ：低电源电压：使用内部电压调节器时２＿１～３．６Ｖ，使　用外部电压调节器时１．６～２．０Ｖ：可编程控制发射功率：独立的　１２８字节发射、接收数据缓冲器；电池电量监控。　Ｍ２５Ｐ８０是意法半导体公司生产的８Ｍｂｉｔ（１Ｍｘ８）￣ｔ行闪存．　支持速度达５０ＭＨｚ的ｓＰＩ兼容总线的存取操作．能够把程序快　速加载到设备的ＲＡＭ内存中。此外．该芯片工作电压范围从２．　７Ｖ－３．６Ｖ．工作温度范围从　～－ｖ８５℃。数据保存期限２０年，每　个扇区可承受１００。０００次擦写循环。　ＴＰＳ６０２１０是，Ｉ１德州仪器生产的性能优异的３．３Ｖ具有低　功耗管理能力的线性稳压芯片。集成电池电量监测功能。工作电　匿：输人１．８～３．６Ｖ，工作温度范围从　－０～＋８５￣Ｃ。　本传感器节点硬件电路采用的外围元器件较少．从而可以　降低成本及功耗。节点主要包括７大芯片模块：ＭＳＰ４３０Ｆ１６１１　ＭＣＵ模块、ＣＣ２４２０无线ＲＦ模块、数据存储模块、Ｊ１ｒＡＧ调试接　口模块、电源模块、ＵＡＲＴ串口模块和数据采集Ｉ／Ｏ模块。　ＭＳＰ４３０Ｆ１６１１与ＣＣ２４２０通过ＳＰＩ总线连接。如图３所示。　ＭＳＰ４３０Ｆ１６１１的ＳＰＩ接口工作在主机模式．是数据传输的主控　制方。ＣＣ２４２０配置为从机模式。ＭＳＰ４３０Ｆ１６１１通过４线简单　ＳＰＩ接口ｆ５１．『６］（ｐｉｎｓ　ＭＯＳＩ，ＭＩＳ０，ＳＣＬＫ，ＣＳｎ）对ＣＣ２４２０的内　部寄存器进行相关操作．从而完成对ＣＣ２４２０的控制以及数据　的传输通信　南传感器采集到的数字或模拟信号经过数据采集　模块输人到ＭＳＰ４３０Ｆ１６１１　通过ＭＣＵ的　Ｄ转换或直接输人　及相关数据处理后再将从传感器采集的经过处理的数据信号经　过ＣＣ２４２０发射出去．由于节点拥有外部ＦＬＡＳＨ存储模块对采　集的数据有一定的存储能力所以可以减少ＲＦ射频的工作次数　进而降低功耗。将实时性要求不高的数据先行存储后再根据指　令要求发送　而对传感器节点的控制信号可以从ＣＣ２４２０的天　线接收进来．通过ＳＰＩ传送到ＭＳＰ４３０Ｆ１６１１上，经过其判断处　理后通过相应的通用Ｉ／Ｏ口传送到传感器节点上以实现对传感　器节点的相关控制。ＭＳＰ４３０Ｆ１６１１芯片的外部晶振有６　ＭＨｚ及　３２ＫＨｚ两种且可供选择。电源电路采用两节５号碱性电池供电。　

图３硬件模块电路原理接口图　５．节点软件设计　目前节点硬件一般只能完成物理层的相关功能．物理层以　上的功能需要借助软件来完成。因此，软件设计对整个节点的功　能控制和资源的分配利用有较大的影响。首先，在实际的无线传　感器网络系统运行中各种功能同时发生的机率较高。本系统采　用了开放源代码的多任务实时操作系统ＴｉｎｙＯＳ２．０．这样能够保　证在有限的硬件资源下对相应的并发事件进行有效处理。该系　统基于组件的架构，主要应用于无线传感器网络。当外部硬件通　信设备、定时器、传感器等中断触发硬件后，系统执行相应的中　断处理。完成所有触发事件处理后。系统将自动进人睡眠状态．　以节省能量来配合我们的低功耗硬件平台实现超低功耗的系统　运行。节点硬件在ＴｉｎｙＯＳ同系统支持下运用ｎｅｓＣ构件化语言来　编码实现相应的操作．该语言的运用极大地提高了软件设计开　发的工作效率。增强了程序代码的可靠性、可读性和可移植性。　图４为传感器节点的工作程序流程图　

图４节点工作流程图　结语　本项目根据实际的需要完成了无线传感器网络环境监测系　统的整体架构设计和底层硬件的具体实现，并达到了预期要求。　系统稳定性、响应速度等性能都满足实际需求。此外，本系统具　有良好的可移植性和扩展性．可以根据具体要求方便地在数据　采集模块上进行相应传感器的扩充以完成特定数据采集需求。　Ｚｉｇｂｅｅ无线传感器网络因其功能强大，使用方便。应用领域将会　越来越广泛　参考文献：　１．Ｅｓｔｒｉｎ　Ｄ，Ｇｏｖｉｎｄａｎ　Ｒ，Ｈｅｉｄｅｍａｎｎ　Ｊ。Ｋｕｍａｒ　Ｓ．Ｎｅｘｔ　ｃｅｎｔｕｒｙ　ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ：　ＳｃＭａｂｌｃ　ｃｏｏｒ￣ｎａｆｉｏｎ　ｉｎ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｃｔ￣＇ｏｒｋｓ　０】ＭＯＢＩＣＯＭ，Ｓｅａｔｔｌｅ．１９９９．　２６３＂２７０．　２．Ｈｉｌｌ　Ｊ．Ｓｙｓｔｅｍ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｗｉｒｄｅ￣Ｓｅｎｓｏｒ　Ｎｅｔｗｏｒｋｓ　．Ｂｅｒｋｄｅｙ，　ＵＳＡ：Ｕｎｉｖｅｍｉｔｙ　ｏｆ　Ｃａｌ／ｆｏｒｎｉａ，２００３．　３．ｚｉｇｂｅｅ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　０５３４５　４ｒ１３【Ｄ】．ｚｉｇｂｅｅ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ　Ｏｒｇａｍ－　ｚａｄｏｎ．２００６．　４．吴勇峰ｌ徐英花．直接序列扩频和线－巨调频的混和通信系统Ⅱ】．中国科　技信息，２００６．ｆ１９）．５１＂５３．　５．ＭＳＰ４３０ｘ１５ｘ，ＭＳＰ４３０ｘＩ６ｘ，ＭＳＰ４３０ｘｌ６１ｘ　ＭＩＸＥＤ　ＳＩＧＮＡＬ　ＭＩＣＲＯ—　ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ　Ｄａｔａｓｈｅｅｔ　ＳＬＡＳ３６８Ａ【Ｄ１．Ｔｅｘａｓ　Ｉｍｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔ－　ｅｄ．２００３　６．ＣＣ２４２０　Ｄａｔａｓｈｅｅｔ　ＳＷＩ￣Ｓ０４１ＢｆＩ）】．Ｔｅｘｍ　Ｉｍｍｍｘｅｎｔ￣Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ．２００７　７．Ｐ．Ｌｅｖｉｓ，Ｓ．Ｍａｄｄｅｎ，Ｊ．Ｐｏｌａｓｔｒｅ，Ｐ，．Ｓｚｅｗｃｚｙｋ，Ｋ．Ｗｈｉｔｅｈｏｕｓｅ，　Ｗｏｏ，　Ｄ．Ｇａｙ，Ｊ．Ｈｉｌｌ，Ｍ．Ｗｅｌｓｈ，Ｅ．Ｂｒｅｗｅｒ，ａｎｄ　Ｄ．Ｃｕｌｌｅｒ，”ＴｉｎｙＯＳ：Ａｎ　ｏｐｅｒａｔ－　ｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｗｉｒｄｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ，　［Ａ】ｉｎ　Ａｍｂｉｅｎｔ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ．Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ，ＮＹ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ—Ｖｅｄａｇ．

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ZigBee网络侦听系统设计与实现

ZigBee网络侦听系统设计与实现

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．１，２０１２　

ＺｉｇＢｅｏ网络侦听系统设计与实现　

石振华，苏胜君。施伟斌，乐燕芬，袁明辉，李瑞祥　

（上海理工大学光电信息与计算机工程学院，上海２０００９３）　

摘要：提出了一种对无线传感器网络的优劣、可靠性和通信效率的评估方案，在现有的硬件平台的基础上，搭建了一　

个ＺｉｇＢｅｅ网络侦听系统；该系统用于监测整个网络，同时又独立于受监控网络。不会干扰整个系统的运行；硬件平台　的无线模块采用的是ＴＩ的ＣＣ２４３０射频芯片。基于ＩＥＥＥ８０２．１５．４标准和实际应用的需要，在底层传感器节点上用ｃ　语言编写节点侦听程序，完成对Ｚｉｇ　Ｂｅｅ网络中数据包的获取；在上层ｐｃ端用ｃ＃语言编写数据分析软件，实现对Ｚｉｇ　

Ｂｅｅ网络中数据包的解析和网络拓扑的生成，并对网络状态进行评估。　关键词：无线传感器网￣８－；ＺｉｇＢｅｅ；侦听；ＣＣ２４３０；Ｃ＃　

中图分类号：ＴＰ３９３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２’５４５Ｘ（２０３２）０１—００７４—０４　

随着无线通信和数字电子技术及微机电　

（ＥＭＥｓ）的快速发展，传感器节点已经具有了低功　

耗、多功能的特点。其可在人类无法工作的恶劣环境　

下进行探测，可以更方便地帮助人们去了解和认知　

这个世界。对于无线传感器网络而言，其可靠性和通　

信效率是必不可少的技术指标。为了有效评估传感　

器网络的各种性能，人们必须对网络进行测试和评　

估，其中关键技术是对网络进行监测和侦听。　

对Ｚｉｇ　Ｂｅｅ网络的评估方式主要有两种：一种是　

网络内的评估，也就是用协调器收集网络中节点的　

通信记录，把数据打包传到上层软件上进行分析；另　

一种方式则是网外评估，即侦听节点独立于网络之　

外，截取通信网络中的数据包，传到上层软件进行实　

时的分析和处理【　。　

当需要监测的网络中的数据量很大的时候，采　

用第一种方法就很难处理所有的数据，而且数据的　

zigbee资料

zigbee资料

摘 要

I 摘 要

当今人们对环境越来越关注，不仅仅是室外环境，室内环境同样十分重要。小到每家每户的小居室，大到矿井粮仓等室内环境，它们的安全是对人们健康及物质财富的一个保障。随着信息技术的不断发展，无线通信技术和传感技术的结合产生了无线传感网络，它开始广泛用于环境监测。本文就是利用ZigBee技术对室内环境监测系统的一个设计。

该系统以CC2530芯片为核心，组建了一个星型网络。网络中使用4个传感器节点，对室内的温度、光照强度、可燃气体浓度进行监测。同时还带有人体红外感应器，可以用于室内安全保障。所有采集到的数据以无线的方式传给协调器。该系统弥补了传统环境监测系统的不足，避免了有线方式下的布线困难等问题。同时该系统的安装和维护成本低，并且一个节点兼容多个传感器，可以实现多种环境数据的采集。

论文首先介绍了无线传感网络，概述了各种短距离无线通信技术，重点介绍了ZigBee应用于此系统的优势。然后从系统的硬件设计入手，介绍了各个节点及传感器的硬件设计。紧接着与此对应的介绍了软件的设计。重点概述了协议栈的使用和传感器程序的设计。最后展示了调试运行的结果，证明了此系统是可行的。

关键词 无线传感网络；ZigBee技术；CC2530；星型网络

燕山大学本科生毕业设计（论文）

II Abstract

Today , people are increasingly concerned about the environment , not just

about the outdoor environment , indoor environment is equally important. From

small room in every family to the large barn and mine , their security is very

important to people’s wealth and health. With the development of information

基于ZigBee无线传感网络监测系统的实现_杨俊

基于ZigBee无线传感网络监测系统的实现_杨俊

文章编号：1009－2552（2012）10－0019－04中图分类号：TP212．9；TN929．5文献标识码：A

基于ZigBee无线传感网络监测系统的实现

杨俊，阮超，陈睿瑶，付红桥

（武汉科技大学冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心，武汉430081）

摘要：为实现环境的智能化实时监测，提出基于ZigBee的无线传感网络技术的环境监测方法。

利用ZigBee的低成本、大规模自组织网络、监测节点能长时间生存等优点以满足智能化实时监

测的需求。文中实现了整个无线传感网络的系统软硬件架构以及环境监测数据的采集、发送、

处理。实验结果表明该系统性能稳定，实时性好，能较好满足实际监测需求。

关键词：环境监测；ZigBee；无线传感网络

RealizationofWSNmonitoringsystembasedonZigBee

YANGJun，RUANChao，CHENRui-yao，FUHong-qiao

（EngineeringResearchCenterofMetallurgicalAutomationandMeasurementTechnology，Ministryof

Education，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430081，China）

Abstract：Inordertorealizetheintelligentreal-timemonitoringofenvironment，anenvironment

monitoringmethodbasedonZigBeeandwirelesssensornetworks（WSN）technologyispresented．Using

variousadvantagesofZigBee，suchaslowpowerusage，large-scaleself-organizingnetworkandlong-term

基于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计 毕业论文

基于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计 毕业论文

经典文

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智能家居监测系统的设计

Design of The Intelligent

Home Furnishing Mornitorning System

经典文

下载可复制粘贴 毕业设计成绩单

学生姓名 刘轩昊 学号 ******** 班级 电1002-2 专业 工业自动化

毕业设计题目 智能家居监测系统的设计

指导教师姓名 杨明

指导教师职称 副教授

评 定 成 绩

指导教师 得分

评阅人 得分

答辩小组长 得分

成绩：

院长签字：

年 月 日 经典文

下载可复制粘贴 毕业设计任务书

题目 关于Zigbee的智能家居监测系统的设计

学生姓名 学号 班级 专业 工业自动化

承担指导任务单位 电气与电子工程学院 导师

姓名 导师

职称 副教授

一、主要内容

1.了解Zigbee基本模块；

2.了解ZStack协议；

3.熟悉Zigbee模块的功能及在ZStack协议下的实现。

二、基本要求

1.了解Zigbee主要模块的功能；

2.在Zigbee模块上实现ZStack协议；

3.信号采集以及对上位机进行发送。

三、应收集的资料及参考文献

1.Zigbee模块的相关参数；

2.ZStack协议的相关内容。

四、进度计划

1.第1周至第4周 收集资料，熟悉设计环境，比较系统设计方案；

2.第5周至第8周 确定系统总体设计方案；

3.第9周至第12周 设计，优化，仿真，调试，完成设计；

4.第12周至第16周 整理论文，准备答辩。

教研室主任签字 时间 年 月 日 经典文

下载可复制粘贴 毕业设计开题报告

题目 智能家居监测系统的设计

学生姓名 刘轩昊 学号 20102543 班级 电1002-2 专业 工业自动化

一、研究背景

现代社会，人们越来越忙碌，生活节奏越来越快，人们对于舒适生活的要求也变得越来越强烈。智能家居控制系统可以提供更好的处理方案，既快捷又省力，还能提供舒适健康的环境。Zigbee可以用来检测室内温度、湿度，进而控制空调的运行，同时它又加强了处理紧急情况了能力，增加了住户的安全感，从而提高生活质量。Zigbee的低能耗与高效率，大大满足了智能家居的要求，使用起来快捷方便，节能高效，它对于改善现代人类的生活质量，创造舒适、安全、便利的生活有着非常重要的意义。