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zigbee自动组网毕设
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更新于2023-06-14
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主要是星型网络结构的组网数据传输。其中涉及到zigbee组网的一些关键技术。
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摘要
摘 要
长期以来,低价、低传输率、短距离、低功率的无线通讯市场一直存在着。
自从蓝牙技术出现以后,曾让工业控制、家用自动控制、玩具制造商等业者雀跃
不已,但是蓝牙解决方案的价格很高,严重影响了这些厂商的使用意愿。在这种
条件下,Zigbee技术应运而生。它是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数
据速率、低成本的无线网络技术,是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提
案。
Zigbee技术在家庭和楼宇网络、工业控制、商业、公共场所、农业控制、医疗
等领域得到广泛应用。本文将其用于控制领域,建立无线控制网络,完成对监测
节点温度等信号的采集,通过zigbee无线网络将其传输到上位机进行监测,并在监
测数据超出预定范围的时候对监测节点进行控制。
本系统硬件部分采用的是“成都智感的开发套件”,主要包括网络开发板、电池
板、射频板。网络开发板主要包括LCD、LED串口、键盘、JTAG、USB等部分。
本系统软件部分是在TI的Z-STACK上进行开发。主要完成协调器、路由器、
终端软件的开发。使终端能够采集温度,片内电压等数据,然后将其传输给协调
器或路由器,并使终端的绿色LED能够受上位机控制;使协调器和路由器完成组
网,数据传输等功能,并使协调器和路由器的绿色LED也能受上位机的控制;使
协调器能够通过串口与上位机通信。
关键词: CC2530 Z-STACK Zigbee 无线网络 传感器
ABSTRACT
ABSTRACT
For a long time, the market of wireless communication has been existed, which it
is low-cost, low data rate, short-range and low-power. Since the emergence of the
Bluetooth technology, it makes industry control, automatic controls for household, toy
manufacturers and other industry jumping for joy. But the high price of Bluetooth
solutions has seriously affected the willingness to use of these vendors.
Zigbee technology has widely used in the fields of home and buildings, networks,
industrial control, commercial, public places, agriculture control, medical and other
areas. This paper will be used in control. It aims to set up a wireless control network to
monitor node temperature, and transmit these data to the host computer by zigbee
wireless network. And nodes can be controlled when their data exceed the
predetermined range.
The hardware of this system uses the development kit of “ChengduZhiGan”. It
includes network development boards, panels, and RF board, and network
development board consists of LCD, LED, serial, keyboard, JTAG, USB, and other
part.
The software of the system is developed on TI's Z-STACK. The paper completes
the software development of coordination, routers and terminal. It makes terminal
collect temperature, voltage and other data in the chip, and then transmits the data to
coordinator or router. It also make coordinator communicate with the host computer. In
addition, the green LED of terminal, coordinator and router are also can be controlled
by the host computer by Zigbee wireless network.
Keywords: CC2530 Z-STACK Zigbee Wireless Network Network Sensor
目录 i
目录
第一章 绪 论 .......................................................................................................... 1
1.1 Zigbee 技术简介 ............................................... 1
1.2 ZigBee 自身的技术优势 ......................................... 1
1.3 Zigbee 无线网络的发展历程 ..................................... 2
1.4 Zigbee 无线网络的应用前景 ..................................... 3
1.5 论文基本内容 .................................................. 4
第二章 CC2530 芯片 ................................................................................................ 5
2.1 CC2530 芯片简介 ............................................... 5
2.2 CC2530 芯片引脚功能 ........................................... 5
2.3 CC2530 功能介绍 ............................................... 7
第三章 Zigbee 无线网络硬件设计 ........................................................................... 9
3.1 系统功能及原理框图 ............................................ 9
3.2 射频板 ....................................................... 11
3.3 网络开发板 ................................................... 13
3.4 电池板 ....................................................... 15
第四章 TI Z-STACK 软件构架及开发 .................................................................... 17
4.1 Z-STACK 体系结构 ............................................. 17
4.2 Z-STACK 软件构架 ............................................. 19
4.2.1 系统初始化 .................................................................................................. 20
4.2.2 操作系统的执行 .......................................................................................... 21
4.2.3 在项目中组织 Z-STACK 文件 ....................................................................... 24
4.3 应用层开发 ................................................... 26
4.3.1 绑定 .............................................................................................................. 26
4.3.2 配置文件、簇、属性 .................................................................................. 29
4.3.3 端点 .............................................................................................................. 30
4.3.4 一些标识符 .................................................................................................. 30
第五章 Zigbee 无线网络软件设计 ......................................................................... 31
5.1 软件部分简介 ................................................. 31
ii 目录
5.2 与 Z-STACK 相关的 IAR 工程选项设置 ............................. 31
5.3 LED 的控制 .................................................... 34
5.4 LCD 的控制 .................................................... 36
5.5 串口部分 ..................................................... 36
5.6 网络自启动 ................................................... 39
5.7 预定义网络启动类型 ........................................... 40
5.8 采用的绑定方法 ............................................... 44
5.9 通信中数据帧格式 ............................................. 44
5.10 Zigbee 网络中数据传输 ........................................ 45
5.11 路由器设计 .................................................. 49
第六章 系统结果分析与改进 ................................................................................ 55
6.1 系统结果分析 ................................................. 55
6.2 系统的改进 ................................................... 57
致谢 ....................................................................................................................... 59
参考文献 ............................................................................................................... 61
第一章 绪论 1
第一章 绪 论
1.1 Zigbee 技术简介
蜜蜂在发现花丛后会通过一种特殊的肢体语言来告知同伴新发现的食物源位
置等信息,这种肢体语言就是ZigZag行舞蹈,是蜜蜂之间一种简单传达信息的方
式。借此意义Zigbee作为新一代无线通讯技术的命名。在此之前Zigbee也被称为
“HomeRF Lite”、“RF- EasyLink”或“fireFly”无线电技术,目前统称为Zigbee
[1]
。
简单的说,Zigbee是一种高可靠的无线数传网络,类似于CDMA和GSM网络。
Zigbee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里,
并且支持无限扩展。
Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,
在整个网络范围内,每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信,每个网络节点
间的距离可以从标准的75m无限扩展。
与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是,Zigbee网络主要是为工业现场自
动化控制数据传输而建立,因而,它必须具有简单,使用方便,工作可靠,价格
低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立,每个基站价值一般都在百万
元人民币以上,而每个Zigbee“基站”却不到1000元人民币。每个Zigbee网络节点不
仅本身可以作为监控对象,例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控,还
可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外,每一个Zigbee网络节点
(FFD-全功能设备)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务
的孤立的子节点(RFD-精简功能设备)无线连接。
1.2 ZigBee 自身的技术优势
Zigbee技术具有以下主要优势:
1、低功耗。在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6~24个
月,甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比较,蓝牙能工作数周,WiFi可工作
数小时。
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