基于ZigBee的無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于ZigBee的無(wú)線溫濕度采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)燕山大學(xué)——本科畢業(yè)論文學(xué)

院：電氣工程學(xué)院年級(jí)專業(yè)：10級(jí)自動(dòng)化

學(xué)生姓名：***指導(dǎo)教師：***2023/10/2內(nèi)容提要1緒論2

ZigBee協(xié)議簡(jiǎn)介3系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6網(wǎng)絡(luò)測(cè)試與分析7C008搭載ZigBee網(wǎng)絡(luò)8總結(jié)與展望2023/10/21緒論

1.1課題的研究背景及意義ZigBee技術(shù)具有低成本、低功耗、低速率的特點(diǎn)和高可靠性、組網(wǎng)簡(jiǎn)單、靈活等優(yōu)勢(shì)。ZigBee技術(shù)主要領(lǐng)域有大棚溫濕度采集控制、家庭辦公自動(dòng)化、工業(yè)與環(huán)境監(jiān)測(cè)及人員定位與醫(yī)療護(hù)理等。ZigBee技術(shù)滿足了無(wú)線通信、網(wǎng)絡(luò)大范圍覆蓋、網(wǎng)絡(luò)靈活性高以及維護(hù)管理方便等要求，是將來(lái)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的趨勢(shì)。由于ZigBee網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有限，本文將ZigBee網(wǎng)絡(luò)與北京韋加航通科技有限公司的C008設(shè)備網(wǎng)絡(luò)配合使用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程大范圍監(jiān)控。2023/10/21緒論

1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路2023/10/2ZigBee系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路如下圖：1緒論ZigBee協(xié)調(diào)器采集的數(shù)據(jù)傳給C008終端，C008終端再通過(guò)C008基站上傳到PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的大范圍遠(yuǎn)程監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)如下圖：2023/10/2

1.3C008搭載ZigBee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方案2

ZigBee協(xié)議簡(jiǎn)介2.1ZigBee網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會(huì))定義了兩種不同類型的設(shè)備：一種是全功能設(shè)備(FFD)，另一種是簡(jiǎn)化功能設(shè)備(RFD)。FFD能夠轉(zhuǎn)發(fā)其他設(shè)備的數(shù)據(jù)幀，與多個(gè)其它的FFD或多個(gè)RFD進(jìn)行通信；RFD不能同其他終端節(jié)點(diǎn)通信，只能夠同F(xiàn)FD進(jìn)行通信。ZigBee技術(shù)支持星型網(wǎng)、樹(shù)狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，其網(wǎng)絡(luò)中有三種的數(shù)據(jù)通信機(jī)制：?jiǎn)尾?Unicast)、組播(Multicast)和廣播(Broadcast)。2023/10/22.2ZigBee協(xié)議棧架構(gòu)ZigBee協(xié)議分兩部分，IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層(PHY)和介質(zhì)訪問(wèn)層(MAC)技術(shù)規(guī)范；ZigBee聯(lián)盟定義了網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、應(yīng)用層(APL)技術(shù)規(guī)范。2

ZigBee協(xié)議簡(jiǎn)介2023/10/23系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，主要由1臺(tái)PC機(jī)、1臺(tái)協(xié)調(diào)器、多臺(tái)終端和若干臺(tái)路由器組成。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)，終端和路由器加入網(wǎng)絡(luò)后，終端將采集的數(shù)據(jù)上傳給協(xié)調(diào)器；協(xié)調(diào)器通過(guò)串口上傳數(shù)據(jù)至PC機(jī)，PC機(jī)通過(guò)上位機(jī)界面顯示并存儲(chǔ)。2023/10/2硬件平臺(tái)的選擇：本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)選用TI的CC2530SoC芯片作為ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的硬件解決方案。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.2協(xié)調(diào)器電路設(shè)計(jì)2023/10/2CC2530核心電路設(shè)計(jì)3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2023/10/2CC2530核心電路設(shè)計(jì)3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.3終端節(jié)點(diǎn)電路設(shè)計(jì)終端節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集。溫濕度傳感器DHT11應(yīng)用電路如右圖：2023/10/2終端節(jié)點(diǎn)工作位置不確定，使用電池供電，電路如右圖：終端節(jié)點(diǎn)去掉了USB轉(zhuǎn)串口電路。核心電路、復(fù)位電路、Debug下載電路以及網(wǎng)絡(luò)指示燈電路參考協(xié)調(diào)器電路的設(shè)計(jì)。3.4路由器電路設(shè)計(jì)路由器設(shè)計(jì)時(shí)，去掉了USB轉(zhuǎn)串口電路，加上了傳感器應(yīng)用電路。復(fù)位電路、Debug下載電路、網(wǎng)絡(luò)指示燈電路以及傳感器應(yīng)用電路參考協(xié)調(diào)器電路的設(shè)計(jì)。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件平臺(tái)概述2023/10/2系統(tǒng)設(shè)備軟件部分選擇TI的Z-Stack2007協(xié)議棧；采用軟件平臺(tái)IAR-EW開(kāi)發(fā)。上位機(jī)界面選擇LabVIEW設(shè)計(jì)。4.2ZigBee設(shè)備通信ZigBee協(xié)議棧：使用ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0協(xié)議棧的SampleApp進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。Z-Stack由main()函數(shù)開(kāi)始執(zhí)行，main()函數(shù)共做了2件事：一是系統(tǒng)初始化，另外一件是開(kāi)始執(zhí)行輪轉(zhuǎn)查詢式操作系統(tǒng)。用戶自己添加的應(yīng)用任務(wù)程序在Zstack中的調(diào)用過(guò)程為：main()-->osal_init_system()-->osa