基于Zigbee技术燃气无线抄表系统的设计与实现

摘要

Zigbee技术是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术，该技术的PHY物理层和MAC介质访问子层协议符合IEEE制定的802.15.4协议标准，该技术网络层由zigbee联盟制定，应用层的开发和应用是根据用户自己的需要来进行，因此该技术能够为用户提供灵活的组网方式。根据IEEE802.15.4标准协议，Zigbee网络的工作频段一共分为3个频段。其频段分别为868MHz频段、915MHz频段和2.4GHz频段，其中我国通常使用的是2.4GHz频段，该频段一共16个信道，为全球通用的免费信道，在该免费频段上，数据传输速率为250kbps。 在Zigbee网络内，Zigbee设备可构造为星型网络或者点对点网络，在每一个zigbee网络内，分别为16bit短地址或者64bit长地址。在无线通信技术上，采用免冲突多载波信道接入(CSMA-CA)方式，有效避免了无线电载波之间的冲突，此外，为保证传输数据的可靠性，建立完整的应答通信协议。Zigbee设备为低功耗设备，其发射输出为0～3.6dBm，通信距离为30～70m，具有能量检测和链路质量指示能力，根据这些检测结果，设备可以自动调整Zigbee设备的功率。为了保证Zigbee设备之间通信数据的安全保密性，Zigbee技术采用了密钥长度为128位的加密算法，对所传输的数据信息进行了加密保护。 燃气无线抄表是Zigbee技术的主要应用领域之一。长期以来，燃气表数据抄送问题都是一个非常严重的问题。因为用户燃气表数据是燃气相关行业销售过程中最原始的数据，这个数据的准确度和及时性直接影响了燃气行业内部其它部分的信息化水平。基于Zigbee技术的燃气无线抄表系统对无线通讯数据的传输和保存有着非常高的要求，对功耗的要求也很苛刻。燃气无线抄表系统可以摆脱人工抄表的办法，利用数据通讯协议传输数据。其要求设计的自动无线远传抄表系统应该具有计量准确、通信可靠、抄表方便、功耗低等远程燃气抄表系统的优点，以及节省人力、远程监控、远程维护的功能。 本文主要介绍了Zigbee技术以及IEEE802.15.4协议标准的构成和特点，设计并实现了基于Zigbee技术的燃气无线抄表系统。通过它实现了数据的传输和监控等功能。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1 Zigbee技术概述

1.1.1目前常用的几种短距离无线通信技术

1.1.2 Zigbee技术及其协议

1.1.3几种短距离无线通信技术的性能比较

1.2无线抄表技术概述

1.2.1Zigbee技术的典型应用

1.2.2本无线抄表系统的背景以及意义

1.3研究内容及论文章节安排

1.3.1研究内容及个人主要工作

1.3.2论文章节安排

第二章相关技术协议

2.1 IEEE802.15.4协议概述

2.2 Zigbee协议对802.15.4的扩展

2.3 Zigbee各层协议规范

2.4 Zigbee网络安全

2.5 Zigbee路由机制

第三章总体设计方案

3.1应用需求

3.1.1市场需求

3.1.2技术需求

3.2方案设计

3.2.1系统描述

3.2.2方案特点

3.2.3设计优势论证

第四章无线抄表系统的实现

4.1开发环境

4.1.1处理器环境

4.1.2 JN51模块

4.1.3开发套件

4.1.4 BOS系统

4.1.5调试环境

4.1.6编译环境

4.1.7 Flashloader

4.2软件开发流程

4.2.1软件平台

4.2.2协议栈开发

4.2.3制定路由策略

4.2.4应用编程接口

4.2.5确定设备类型和地址结构

4.2.6信道选择

4.2.7系统通信流程

4.2.8创建系统工程

4.3系统验证说明

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望未来

致谢

参考文献

个人简历