（毕业设计论文）《基于ZigBee的温度检测系统设计》.doc

基于ZigBee的温度检测系统设计 摘 要 ZigBee，国内称之为“紫蜂”，是一种廉价的低功耗近距离无线组网通信技术，具有低功耗、低成本、低速率、短延时、高网络容量等特点。目前，ZigBee技术已经广泛应用于无线通信领域。 本设计意在通过ZigBee无线通信技术构建一个无线传感器网络（WSN），采用树形网络拓扑结构，对加入该网络的传感器节点进行温度数据采集和分析，可以应用于工业控制或者农业生产中对温度的检测和控制，避免了有线网络的布线问题和成本问题。 上位机由Visual Basic语言编写完成，ZigBee无线网络中的协调器通过串口将节点地址信息和当前温度值传给上位机，上位机提取出地址和温度值，并实时的显示出来，同时绘出温度变化的折线图，反映温度变化的趋势。 关键词：ZigBee；CC2430；无线传感器网络；温度采集 引言 在粮库温控系统、冷库温控系统、智能化建筑控制系统、中央空调系统等众多应用系统中，需要多点分布式温度测量系统。传统的多点分布式温度系统多采用有线传输方式，ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用，ZigBee的温度检测系统，用以实现对分散节点的温度采集，采集后的温度实时地以折线图的方式显示。本设计可以有效满足工农业检测过程中对多测点、移动性及便捷性等方面的要求，并且能够有效解决有线网络的布线难题和成本问题，具有十分广阔的应用前景。 1.概述 1.1 课题背景 信息技术发展日新月异，传统的有线通信方式因为其成本高、布线复杂，已经不能完全满足人们的应用需求了。由此，无线通信技术应运而生。无线网络技术按照传输范围来划分，可分为无线广域网、无线城域网、无线局域网和无线个人域网。无线个人域网即短距离无线网络，典型的短距离无线传输技术有：蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、WiFi等。 在工业控制、家庭自动化和遥测遥感领域，蓝牙（Bluetooth）虽然成本较低，成熟度高，但是传输距离有限，仅为10米，可以参与组网的节点少。WiFi虽然传输速度较快，传输距离达到100米，但是其价格偏高，功耗较大，组网能力较差。 相比之下ZigBee技术则主要针对低成本、低功耗和低速率的无线通信市场，具有如下特点[1]： ①成本低：ZigBee模块的初始成本低，并且ZigBee协议是免专利费的，采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频段，2．4GHz(全球)、915MHz(美国)和868MHz(欧洲)，免执照频段； ②低功耗：由于ZigBee的传输速率较低，传输数据量较小，并且采用了休眠模式，因此ZigBee设备功耗很低，仅靠两节5号电池就可以维持长时间使用； ③ 低速率。Zigbee工作在20～250 kbps的较低速率，分别提供250 kbps(24GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求ZigBee的响应速度较快，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，一般从休眠转入工作状态只需要15ms，典型的有哪些信誉好的足球投注网站设备时延为30ms，活动设备信道接入的时延为15ms； ⑤网络容量大：Zigbee 可采用星、和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254 个子节点同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000 个节点的大网。MAC层采用完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息，如果传输过程中出现问题可以进行重发； ⑦安全：Zigbee 提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128) 的对称密码,以灵活确定其安全属性。 传输范围一般介于10～100 m 之间在增加RF 发射功率后,亦可增加到1～3 km。这指的是相邻间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力,传输距离将可以更远。 ZigBee技术具有上述特点，因而广泛应用在短距离低速率电子设备之间的数据传输。ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。 1.2 课题研究的目的和意义 ZigBee技术具有低成本、低功耗、近距离、短时延、高容量、高安全及免执照频段等优势，广泛应用于智能家庭、工业控制、自动抄表、医疗监护、传感器网络应用和电信应用。智能家庭：电器和电子设备联系起来，组成一个网络，甚至可以通过网关连接到Internet，用可以方便在任何地方监控自己家里的情况省却了在家里布线的烦恼。工业控制：工厂环境当中有大量的传感器和控制器，可以利用ZigBe