基于ZigBee的无线温度传感器网络系统的研究

摘要

无线传感器网络(wirelesssensornetworks,WSNs)由部署在监控区域内的多个节点组成的面向实际任务的无线网络,其节点由电源、传感器、微处理器、通信模块和嵌入式软件系统六大功能模块组成。每个节点之间通过对应的传输协议组成一个多跳自组织的无线局域网络,然后将传感器采集到的数据经过融合优化处理并沿着一定的路径传送到信息处理中心。这种传感器网络融合了微电子技术、现代网络及无线通信网络技术和计算机信息处理等多个学科的知识。
　　本文结合ZigBee无线传感器网络技术,提出了基于zigbee的无线温度传感器网络系统的设计方案。该方案是在深入研究了ZigBee无线传感器网络基本理论的基础上,通过对ZigBee网络搭建和前端数据信息采集方法的研究,从硬件和软件两个方面对本系统进行设计的。硬件部分:主要完成了微处理器模块、数据采集模块、无线模块以及其外围基本电路的设计;软件部分:完成了基于Z-Stack协议栈的无线温度传感器网络节点的软件设计,包括节点的加入、网络地址分配、数据的采集及通信等任务。在长安大学微纳电子研究所室内环境中,实现了10米距离的ZigBee星型网络的搭建,并完成了控制中心上位机软件的设计。
　　实验结果验证了基于ZigBee的无线温度传感器网络的传输可靠性、网络构建简单高效、功耗低的特点,非常适合低速率、高可靠性、大容量传感器网络的建立。采用ZigBee网络和温度采集模块分离的方式设计无线温度传感器网络系统,能够实现多任务的网络构建。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题研究的背景、目的和意义

1.2温度传感器的诞生、发展和应用现状

1.3基于ZigBee的无线温度传感器网络的性能分析和应用前景

1.4本文的主要研究工作和结构安排

第二章 基于ZigBee的无线温度传感器网络系统的基本理论

2.1基于ZigBee的无线温度传感器网络的技术原理

2.2基于ZigBee的无线温度传感器网络的设备类型

2.3基于ZigBee的无线温度传感器网络的拓扑结构

2.4基于ZigBee的无线温度传感器网络的协议体系结构

2.5本章小结

第三章 基于ZigBee的无线温度传感器网络系统的设计与实现

3.1系统的总体设计方案

3.2传感器模块的设计

3.3数据传输模块的设计

3.4无线传输模块的设计

3.5本章小结

第四章 基于ZigBee的无线温度传感器网络系统的软件设计

4.1基于ZigBee的无线温度传感器网络的开发环境搭建

4.2协议栈软件的工作流程

4.3协调器节点的设计

4.4终端节点的设计

4.5串口驱动的设计

4.6数据传输机制

4.7定位算法在系统中的应用

4.8本章小结

第五章 基于ZigBee的无线温度传感器网络的系统测试

5.1系统测试方案

5.2组网调试

5.3系统整体测试

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢