基于Zigbee技術的無線傳感器網絡系統(tǒng)研究開題報告

畢業(yè)設計（論文）選題申請表基本狀況學生姓名學號200812110130專業(yè)計算機科學與技術年級2008題目基于Zigbee技術的無線傳感器網絡系統(tǒng)探討選題來源指導老師舉薦eq\o\ac(□,√)學生自擬□其它□選擇本題目緣由本課題屬于嵌入式設計與開發(fā)類題目，符合自己的愛好。課題主要要求設計并運用Zigbee技術完成日常生活中運用無線傳輸的設備。Zigbee作為新型的通信技術，其本身具有的特性使得Zigbee技術必將在到來的物聯網時代有很大的作為。所以在這個時候探討Zigbee技術是很有必要的，由于水平有限，本課題的任務主要是在充分了解Zigbee協議棧各層功能的基礎上，運用cc2430芯片，完成日常生活中的無線運用場所運用Zigbee的設計，供應一套開發(fā)流程，能夠更快更平安的將Zigbee技術真正應用到實際的生活中去。程序開發(fā)上主要是c語言，運用Ti公司開發(fā)的Zigbee2006協議棧開發(fā)應用層程序。硬件方面運用Ti公司的cc2430芯片，搭配下載調試器等。指導老師看法指導老師簽字:年月日院部意見院長簽字：年月日畢業(yè)設計（論文）任務書題目基于Zigbee技術的無線傳感器網絡系統(tǒng)探討要求 1.駕馭Zigbee2006協議棧，設計一個Zigbee模擬運用裝置；2.實現Zigbee的主要功能，模塊運用便利，好用性強；3.本裝置硬件部分采納Ti公司cc2430芯片，軟件平臺選用IAR集成開發(fā)環(huán)境技術進行設計；4.論文字數5000字以上；5.論文由電子文本和打印件構成,統(tǒng)一用A4紙打??；6.完整的論文構成要件:封面、摘要頁、書目、正文、致謝、參考文獻（20篇以上，包含英文文獻）內容與技術參數1.本畢業(yè)設計通過閱讀Zigbee2006協議棧，選擇適當的硬件模塊與軟件平臺實現一套運用Zigbee的模擬裝置；2.要求論文條理清晰，內容規(guī)范，設計合理，依據棗莊學院本科生畢業(yè)論文模板要求的規(guī)范仔細撰寫；3.畢業(yè)設計要有自己的思想，不得抄襲他人的成果，要有創(chuàng)新點，有好用的價值；4.資料要求詳實，有相應的參考文獻，假如有引用別人的地方，要注明。工作支配2011年11月1日-202011年12月202012年2月202012年4月1日-2012年5月1日-下達日期：2011年11月15日完成日期：2012年5月20日學生：（簽名）年月日指導老師：（簽名）年月日院長：（簽名）年月日

信息科學與工程學院畢業(yè)設計（論文）開題報告題目：基于Zigbee技術的無線傳感器網絡系統(tǒng)探討姓名：學號：200812110130年級：2008專業(yè)：計算機科學與技術指導老師：單承剛職稱：講師棗莊學院信息科學與工程學院制2011年12月

說明一、開題報告前的打算畢業(yè)設計（論文）題目確定后，學生應盡快征求導師看法，探討題意與整個畢業(yè)設計（論文）（或設計）的工作支配，然后依據課題要求查閱、收集有關資料并編寫探討提綱，主要由以下幾個部分構成：1．探討（或設計）的目的與意義。應說明此項探討（或設計）在生產實踐上或對某些技術進行改革帶來的經濟與社會效益。有的課題過去曾進行過，但缺乏探討，現在可以在理論上做些探討，說明其對科學發(fā)展的意義。2．國內外同類探討（或同類設計）的概況綜述。在廣泛查閱有關文獻后，對該類課題探討（或設計）已取得的成就與尚存在的問題進行簡要綜述，只對本人所擔當的課題或設計部分的已有成果與存在問題有條理地進行闡述，并提出自己對一些問題的看法。引用內容要有標注。3．課題探討（或設計）的內容。要詳細寫出將在哪些方面開展探討，要重點突出。探討的主要內容應是物所能與、力所能與、能按時完成的，并要考慮與其它同學的互助、合作。4．探討（或設計）方法?？茖W的探討方法或切合實際的具有新意的設計方法，是獲得高質量探討成果或高水平設計成就的關鍵。因此，在起先實踐前，學生必需熟識探討（或設計）方法，以避開蠻干造成返工，或得不到成果，甚至于寫不出畢業(yè)設計（論文）或完不成設計任務。5．實施支配。要在探討提綱中按探討（或設計）內容落實詳細時間與地點，有支配地進行工作。二、開題報告1．開題報告可在導師所在教研室或系內實行，須適當請有關不少于3位老師參與，導師與全部同導師的同學必需參與。2．本表（頁面：A4）在開題報告通過論證后填寫，一式三份，本人、導師、所在系（要原件）各一份。三、留意事項1．開題報告的撰寫完成，意味著畢業(yè)設計（論文）工作已經起先，學生已對整個畢業(yè)設計（論文）工作有了周密的思索，是完成畢業(yè)設計（論文）關鍵的環(huán)節(jié)。在開題報告的編寫中指導老師只可提示，不行包辦代替。2．無開題報告者不準申請答辯。選題依據（擬開展探討項目的探討目的、意義）1.背景：過去若干年以來，通信技術快速發(fā)展，短距離無線通信技術已經成為通信技術中的一大熱點。各種網絡終端的出現、工業(yè)限制的自動化和家庭的智能化等迫切須要一種具備低成本、低距離、低功耗和組網實力強等優(yōu)點的無線互連標準。隨著各種便攜式個人通信設備與家用電器設備的增加，人們享受蜂窩移動通信系統(tǒng)帶來的便利的同時，對短距離的無線與移動通信又提出了新的需求，使得短距離無線通信異軍突起，包括無線局域網(WLAN)、藍牙(BlueTooth)技術、無線保真(WiFi)、超寬帶(UwB)以與Zigbee技術等各種熱點技術相繼出現，均呈現出各自巨大的應用潛力。其中，低速率、低功耗、低成本的Zigbee技術作為無線傳感器網絡的主要支撐技術獲得廣泛的關注。Zigbee作為一種新興的短距離無線通信技術，正有力地推動著低速率無線個人區(qū)域網絡LR.WPAN(Low-RateWirelessPersonalAreaNetwork)的發(fā)展，可以廣泛應用于工業(yè)限制、家庭自動化、醫(yī)療護理、智能農業(yè)、消費類電子和遠程限制等領域，將擁有廣袤的應用前景。預料隨著Zigbee技術以與相關技術的發(fā)展，低速率應用將日益廣泛，在我們的生活中扮演越來越重要的角色。Zigbee的提出彌補了短距離無線通信技術應用探討的空白，現在該技術已經成為探討的新熱點，在不久的將來，基于Zigbee技術的產品將會形成一個新的浪潮，勢不行擋地席卷全球，而它的發(fā)展前景將同計算機、互聯網一樣融入人們生活的每一個角落，給人們的生活帶來便利和快捷。探討Zigbee組網技術，可為下一步應用打下良好理論基礎，便利進行系統(tǒng)設計。本文將結合當今的發(fā)展趨勢和Zigbee的技術特點，利用Zigbee技術實現無線傳感器網絡模擬裝置。2.目的：主要對Zigbee的自組網功能進行分析探討，且設計出一套模擬裝置。本模擬裝置從實際動身，選擇Ti公司的cc2430芯片，利用IAREmbeddedWorkbench開發(fā)工具對一個完整的Zigbee網絡的組網過程進行試驗，然后在無線傳感網Zigbee套件上實現了一個網狀拓撲結構的通信試驗。此模擬裝置充分的展示了Zigbee的功能特性，使開發(fā)者能快速的駕馭Zigbee的技術要領，給須要運用Zigbee的項目供應借鑒。同時具有移植便利，略微加以修改即可應用在實際的項目中。3、意義：隨著社會的發(fā)展，人們對通信技術的要求日益提高，無線通信技術在其中扮演著越來越重要的角色。Zigbee網絡主要應用于工業(yè)限制、汽車限制。農業(yè)限制、醫(yī)學領域、家庭智能限制、消費類電子設備的遙控裝置以與PC外設的無線連接等領域。Zigbee網絡具有低成本、低功耗、低速率、近距離、短時延、高容量、高平安與免執(zhí)照頻段等特點。在短距離、低功耗且傳輸速率要求不高的各種電子設備之間，完成周期性數據、間歇性數據和低反映時間數據的傳輸，比較適合采納Zigbee網絡來實現。Zigbee作為一種如此有生命力的短距離通信技術，依據Zigbee聯盟所定義的標準，假如能夠實現協議庫的封裝與模塊化，使得協議在不同的硬件平臺間，不同的應用系統(tǒng)間的能夠便捷移植，尤其是能實現基于ARM微限制器的Zigbee組網技術，是一件特別有意義的事情，這將給我們解決Zigbee實際反應中的問題帶來更大的自由度和選擇性。目前大多數用戶只能借鑒于Zigbee廠商供應的開發(fā)平臺進行應用層程序的開發(fā)，但是運用廠商供應的開發(fā)平臺和開發(fā)工具，用戶再選芯片型等方面會受到很大限制，極大的束縛了Zigbee產業(yè)的發(fā)展。所以搭建一個可以很快就應用于商業(yè)用途的Zigbee運用模型就顯得特別重要，本課題正是在此思想上設計了一套特別好用的模擬裝置，實現了Zigbee的重要的功能特性。無論從Zigbee的理論上，還是從實際的應用中都很有價值。二、文獻綜述內容（在充分收集探討主題相關資料的基礎上，分析國內外探討現狀，提出問題，找到探討主題的切入點，附主要參考文獻）國內外探討狀況：為了推動Zigbee技術的發(fā)展，Chipcon（已被TI收購）與Ember、Freescale、Honeywell、Mistubishi、Motorola、Philips和Samsung等公司共同成立了Zigbee聯盟（ZigbeeAlliance），目前該聯盟已經包含130多家會員。該聯盟主席RobertF.Haile曾于2004年11月親自造訪中國，以免專利費的方式吸引中國本地企業(yè)加入。據市場探討機構預料，低功耗、低成本的Zigbee技術將在將來兩年內得到快速增長，2005年全球Zigbee器件的出貨量將達到100萬個，2006年底將超過8000萬個，2008年將超過1.5億個。這一預言正在從Zigbee聯盟與其成員近期的一系列活動和進展中得到驗證。在標準林立的短距離無線通信領域，Zigbee的快速發(fā)展可以說是有些令人始料不與的，從2004年底標精確立，到2005年底相關芯片與終端設備總共賣出1500億美元，應當說比被業(yè)界“炒”了多年的藍牙、Wi-Fi進展都要快。

Zigbee技術在Zigbee聯盟和IEEE802.15.4的推動下，結合其他無線技術，可以實現無所不在的網絡。它不僅在工業(yè)、農業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領域有具有巨大的運用價值，在將來其應用可以涉與到人類日常生活和社會生產活動的全部領域。由于各方面的制約，Zigbee技術的大規(guī)模商業(yè)應用還有待時日，但已經展示出了非凡的應用價值，信任隨著相關技術的發(fā)展和推動，肯定會得到更大的應用。但是，我們還應當清晰的相識到，基于Zigbee技術的無線網絡才剛剛起先發(fā)展，它的技術、應用都還遠談不上成熟，國內企業(yè)應當抓住商機，加大投入力度，推動整個行業(yè)的發(fā)展。國內許多的有關Zigbee的探討還只是停留在理論階段，真正運用Zigbee技術做出適合市場須要的產品的項目很少。所以創(chuàng)建一個能快速展示Zigbee功能的模擬裝置，就特別的有必要。該模擬裝置不僅很全面的展示了Zigbee的功能，而且供應了一套運用Zigbee方法，某些項目甚至可以干脆運用此裝置。Zigbee協議棧本身的困難性可能會使得某些項目望而卻步，轉而運用其它的無線技術，通過此裝置也能夠給須要運用無線的項目供應參考。參考文獻：[1]張令意等.新型無線通信技術-Zigbee.現代通信.2008.5.[2]張同等.低功耗無線通信技術-Zigbee.中興通訊技術.2009.8.[3]崔莉等.無線傳感器網絡標準化工作進展.信息技術快報.2008.3.[4]張宏亮.Zigbee軟件開發(fā)人員指南(基于Jenniemslx).北京博訊科技.2009.[5]蔣挺.趙成林.Zigbee技術與應用.北京郵電高校出版社.2009.5.[6]瞿雷.胡咸斌Zigbee技術與應用北京航空航天高校出版社2010.09.[7]CoxD.JovanovE.MilenkovicA.TimesynchronizationforZigbeenetworks.ProceedingsoftheThirty-SeventhSoutheasternSymposiumonSystemTheory.2009.10.[8]GangDingSahinogluZ.BhargavaB.ReliablebroadcastinZigbeenetworks.ProceedingsofSecondAmmualIEEECommunicationsSocietyConferenceonSensorandAdHoeCommunicationsandNetworks.2009.9.[9]趙誠宇.如何開發(fā)更具有魯棒性的Zigbee解決方案.2010.4.[10]蔡雨楠，王福豹，嚴國強.基于數據服務和能量限制的Zigbee路由策略的探討.微型電腦應用，2011.1.[11]許力.鄭寶玉.MANET環(huán)境下基于能量愛護的路由策略與其探討進展.電子與信息學報，2005.6.[12]張振中，王偉.Zigbee技術與市場、現狀和將來.2009.7.[13]EganD.TheemergenceofZigbeeinbuildingautomationandindustrialcontr01.ComputingandControlEngineeringJournal.2010.6.[14]張周.周劍揚，門沫.Zigbee在智能家居系統(tǒng)中的應用探討.工業(yè)限制計算機.2009.1.[15]羅超.楊衛(wèi)，朱兵.雙核無線傳感器網絡節(jié)點通信接口設計.儀表技術與傳感器，2009.3.[16]夏濤.陶洋.基于Hello消息和MAC層協作的AODV路由改進.通信技術.2007.[17]林軍.謝維波.一種基于AODV協議的改進協議EAODV.貴州高校學報(自然科學版).2010，5.[18]趙赫迪.張明月.Zigbee技術的應用領域.2010，1.[19]呂治安.Zigbee網絡原理與應用開發(fā).北京：北京航空航天高校出版社，2009.[20]蔣挺等.紫蜂技術與其應用.北郵出版社2009.[21]DrewGislason.Zigbee三、探討方案（主要探討內容、目標，探討方法、進度）探討內容：基于Zigbee技術的無線網絡傳感器主要應用于低速率、低功耗要求的無線環(huán)境。其本身的特性是由其協議棧的規(guī)范確定的，本課題探討的重點也是在于協議棧的實現方面。主要有：（1）Zigbee協議棧各層的規(guī)范（物理層、mac子層、網絡層、應用層）、各層的功能以與各層之間的數據傳輸方式與數據幀格式。（2）Zigbee路由算法設計。（3）Zigbee的設備類型的設計以與各個設備之間的組網方式。（4）Zigbee的應用層開發(fā)流程，Zigbee平安性保證。探討目標：運用基于Zigbee技術的無線網絡傳感器，完成一個無線傳感器網絡模擬裝置，該模擬設備將充分體現Zigbee的功能特點。能夠很清晰的呈現Zigbee各層之間以與Zigbee設備之間的傳輸方式。通過設計滿意實際須要的Zigbee應用程序，實現Zigbee的各種功能特點。并結合上位機軟件將Zigbee數據在Zigbee網絡中的傳輸狀況和自動組網以與數據路由的狀況通過顯示設備顯示出來。探討方法和技術方案：Zigbee協議由Zigbee聯盟在試用502.15.4規(guī)定的物理層和mac層的基礎上開發(fā)的Zigbee網絡層和應用支持子層，以與平安支持層等。所以Zigbee的探討重點在于其無線自組網的功能和Zigbee各層的數據幀格式。通過設計一種模擬裝置數據的收發(fā)展示Zigbee模塊對數據的處理流程，通過對比選擇合適的硬件模塊和軟件平臺。網絡的起先由Zigbee協調器發(fā)起，隨后加入路由器和終端節(jié)點。數據可以由協調器發(fā)起申請，感知網絡拓撲的狀態(tài)。同時終端節(jié)點也可以將自己的數據隨時的通過路由器發(fā)給協調器進行匯合處理。路由器則負責數據的轉發(fā)，Zigbee的主要功能就體現在路由的功能上。Zigbee路由算法的任務是在節(jié)點和節(jié)點之間建立路由，實現牢靠地數據傳遞，一個完整的Zigbee路由算法應包括路由方式、路由發(fā)覺和路由維護等內容。數據到達Zigbee路由器時，從底層的物理層到mac層，再通過網絡層處理依據肯定的路由算法再傳給底層進行數據的轉發(fā)，完成數據的路由。在路由器設備上可以加入LCD顯示模塊，從而可以清晰的呈現數據的傳播方式。并通過運用抓包軟件，視察數據報的封裝格式。最終通過實際的需求，設計出一套模擬的Zigbee裝置。選擇Ti公司的cc2430作為硬件的平臺，高性能和低功耗的8051微限制器核。它集成符合IEEE802.15.4標準的2.4GHz的RF無線電收發(fā)機，有著優(yōu)良的無線