物聯(lián)網(wǎng)13-2wsn課設(shè)題目基于ZigBee技術(shù)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)

需求的調(diào)研，基于ZigBee技術(shù)設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套能夠?qū)κ覂?nèi)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行和室內(nèi)設(shè)備進(jìn)行定位的室內(nèi)環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文以ZigBee技術(shù)作為理論支撐平臺(tái)，采用基于模塊化的思想，以Coetex-A8作為嵌入式ARM網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，以CC2530作為路由器節(jié)點(diǎn)與傳感器節(jié)點(diǎn)的，設(shè)計(jì)并完成了整個(gè)室內(nèi)環(huán)系目研究背景與意 研究?jī)?nèi) ZigBee技術(shù)概 ZigBee特 ZigBee協(xié)議 節(jié)點(diǎn)類 拓?fù)浣Y(jié) 地址類型及ZigBee尋 系統(tǒng)設(shè) 系統(tǒng)架 硬件設(shè) 軟件設(shè) 系統(tǒng)功 室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)的特 總 參考文 研究背景與意1所示：1研究本文以基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)為研究背景,利用ZigBee技術(shù)作為支撐平臺(tái),將溫濕度傳感器、光照傳感器、雨滴傳感器、火災(zāi)傳感器及感應(yīng)傳感器等傳感器節(jié)點(diǎn)到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)匯聚到網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn),WifiAndroid上位機(jī)軟ZigBeeZigBee協(xié)議中各層的功能及參考模型感應(yīng)傳感器等傳感器的集成應(yīng)用例如通過(guò)溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)反饋控度及燈光亮度的調(diào)節(jié)等等。本室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)的整體架構(gòu)、功能及各模塊結(jié)構(gòu)介紹本室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)的硬件與軟件設(shè)計(jì)ZigBee技術(shù)概ZigBee特ZigBee是一種短距離、低功耗的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要由ZigBee制定，其底層是采用IEEE802.15.4的MAC與PHY層ZigBee是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，它為低數(shù)據(jù)速率、窄帶無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定義了一系列通信協(xié)議。ZigBee可工作在2.4GHz、868MHz915MHz3個(gè)頻段上,250kbit/s、20kbit/s40kbit/s10-75m的范圍內(nèi),但可以繼續(xù)增加。作為一種無(wú)線通信技術(shù)，ZigBee具有如下特點(diǎn)：低功耗。由于ZigBee的傳輸速率低,僅為1mW,而且采用了62年左右的使用時(shí)間,這是其它無(wú)線設(shè)備望塵莫開發(fā)成本低。由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡(jiǎn)單,開發(fā)時(shí)間成本較低,而且ZigBee協(xié),ZigBee技術(shù)規(guī)范的價(jià)格低廉的,低成本對(duì)于ZigBee也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。30ms,15ms,15ms。因此ZigBee技術(shù)適用于對(duì)時(shí)延要求苛刻的無(wú)線控制應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)容量大。一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備100ZigBee網(wǎng)絡(luò),而且網(wǎng)絡(luò)組時(shí)隙,避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競(jìng)爭(zhēng)和。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模AES-128的加密算法,各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬M(fèi)LME-ZigBee協(xié)議MLME-ZigBee2應(yīng)用程序框公應(yīng)用程序框公接APSDE-APSDE-應(yīng)用支持子層NLDE-網(wǎng)絡(luò)層MLDE-MLME-介 層PD-PLME-物理層路由管消息中安全管消息中安全管網(wǎng)絡(luò)管應(yīng)用設(shè)應(yīng)用設(shè)APSME-各層功 各層接圖 ZigBee協(xié)議體系結(jié)ZigBee協(xié)議棧建立在IEEE802.15.4的PHY層和MAC實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。在應(yīng)用層內(nèi)提供了應(yīng)用支持子層和ZigBee設(shè)備對(duì)象，應(yīng)用框架中則加入了用戶自定義的應(yīng)用對(duì)象ZigBee的體系結(jié)構(gòu)由稱為層的各模點(diǎn)物理層管理服 (PLME-PLY(PHY射頻服 (RF-3MAC層負(fù)責(zé)處理所有的物理無(wú)線信道，并產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、同步信號(hào)；PANMAC實(shí)體之間可靠的鏈路。MACMAC層公共部分?jǐn)?shù)據(jù)務(wù)接入點(diǎn)(MCPS-MAC層管理服 (MLME-介 控制MACMAC層個(gè)域網(wǎng)信息(MAC物理層數(shù)據(jù)服 (PD-物理層管理服 (PLME-圖4上層實(shí)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體務(wù)上層實(shí)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體務(wù)接入NLDE-網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體務(wù)接入NLME-網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)介 控制公介 控制層部分服務(wù)接入 理實(shí)體服務(wù)接入MCPS- MLME-介 控制網(wǎng)絡(luò)層信息5ZigBee應(yīng)用層框架包括應(yīng)用支持層、ZigBee設(shè)備對(duì)象和制造商所定義的應(yīng)ZigBee設(shè)備對(duì)象的功能包括：定義設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的角色，發(fā)起和響應(yīng)綁定請(qǐng)求，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間建立安全機(jī)制。ZigBee設(shè)備對(duì)象還負(fù)責(zé)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)ZigBee協(xié)議棧上的應(yīng)用程序?qū)嶋H上就是廠商自定義實(shí)體服務(wù)接入實(shí)體服務(wù)接入務(wù)接入務(wù)接入NLME-NLDE-網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體APSME-APSDE-應(yīng)用支撐子層管應(yīng)用支撐子層數(shù)6節(jié)點(diǎn)類ZigBee網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)協(xié)調(diào)器以及多個(gè)路由器和多個(gè)終端設(shè)備組成，7所示。協(xié)調(diào) 路由 端節(jié)

7ZigBeeID(PANID)，隨后啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。協(xié)調(diào)器也可以用來(lái)協(xié)助 拓?fù)浣Y(jié)ZigBee主要界定了和應(yīng)用框架層，通常它的網(wǎng)絡(luò)層支持3種拓8所示。星型網(wǎng) 網(wǎng)狀網(wǎng) 樹狀網(wǎng)協(xié)調(diào) 路由 端節(jié)8星型網(wǎng)絡(luò)星型網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)PAN協(xié)調(diào)器和多個(gè)終端設(shè)備組成，只存在PAN協(xié)調(diào)器與終端的通訊，終端設(shè)備間的通訊都需通過(guò)PAN協(xié)調(diào)器的轉(zhuǎn)發(fā)。 地址類型及ZigBee尋ZigBee設(shè)備有兩種類型的地址。一種是64位IEEE地址，即MAC地址，另一種是16位網(wǎng)絡(luò)地址。64位地址是全球唯一的地址，設(shè)備將在它的生命周期中一直擁有它。它通常由制造商或者被安裝時(shí)設(shè)置。這些地址由IEEE來(lái)和分配。16系統(tǒng)系統(tǒng)架上位網(wǎng)關(guān)結(jié)ZigBeeZigBee技術(shù)的室內(nèi)環(huán)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)與端節(jié)點(diǎn)的上位網(wǎng)關(guān)結(jié)終端結(jié)路由器結(jié)終端結(jié)(火災(zāi)傳感器路由器結(jié)終端結(jié) 終端結(jié) ZigBee網(wǎng)絡(luò)采用樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳感器硬件設(shè)網(wǎng)關(guān)LCD顯示按鍵模ZigBeeZigBee網(wǎng)絡(luò)的WifiARM網(wǎng)關(guān)LCD顯示按鍵模網(wǎng)關(guān)Coetex-電電時(shí)圖10其中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的射頻天線模塊用來(lái)接收和發(fā)送電磁波信號(hào)，LCD顯示模路由器節(jié)LED顯示時(shí)主要靠電池給其供電。它主要由電源模塊、時(shí)鐘模塊、C2530、射頻天線模塊D1所示：LED顯示時(shí)電源模電源模11其中，路由器節(jié)點(diǎn)的射頻天線模塊用來(lái)接收和發(fā)送電磁波信號(hào)，LED顯示傳感器節(jié)時(shí)時(shí)部傳感器部傳感器模LED顯示電其中，傳感器節(jié)點(diǎn)的射頻天線模塊用來(lái)接收和發(fā)送電磁波信號(hào)，LD顯示模信號(hào)調(diào)理模塊主要包括A/D轉(zhuǎn)換、放大、濾波等，實(shí)現(xiàn)對(duì)物理信號(hào)、信軟件設(shè)13所示：13系統(tǒng)功基于ZigBee技術(shù)的室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)的功能及各模塊的介紹如下路由器節(jié)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的路由與轉(zhuǎn)發(fā)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍傳感器節(jié)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境信息，并通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送環(huán)境數(shù)據(jù)動(dòng)環(huán)境數(shù)據(jù)。境，本文設(shè)計(jì)的環(huán)境系統(tǒng)主要涉及以下參數(shù)：、溫溫濕度是對(duì)周圍環(huán)境最敏感的要一溫濕度傳感器節(jié)點(diǎn)在用戶的設(shè)Wifi傳送到上位機(jī)軟件上。用戶通過(guò)對(duì)比的室內(nèi)外溫濕度信息及空調(diào)設(shè)備此時(shí)的工作參數(shù)然后根據(jù)平時(shí)的生活節(jié)點(diǎn)，通過(guò)多點(diǎn)溫濕度信息，提高的溫濕度數(shù)據(jù)的精度。、亮窗戶外的雨滴傳感器節(jié)點(diǎn)在下雨時(shí)可以雨滴信息并將數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)關(guān)火災(zāi)情況監(jiān)測(cè)也是室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)必不可少的一部分布置在室內(nèi)的火災(zāi)室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)的特、多對(duì)象為了提供全面的室內(nèi)環(huán)境信息本室內(nèi)環(huán)境系統(tǒng)對(duì)多個(gè)室內(nèi)環(huán)境因素進(jìn)、多點(diǎn)統(tǒng)對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行多點(diǎn)。本系統(tǒng)具有良好的靈活性與魯棒性能很方便地增加或減少對(duì)象或者點(diǎn)，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。、系統(tǒng)簡(jiǎn)單易操的操作?？偱c趨勢(shì)做了分析。根據(jù)目前市場(chǎng)對(duì)智能家居室內(nèi)環(huán)境的需求，選擇ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為智能家居環(huán)境系統(tǒng)的解決方案。以ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)居環(huán)境系統(tǒng)的需求以及對(duì)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的了解設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)的整參考文[1