基于ZigBee的无线温度采集系统设计开题报告

 2022-10-11 11:04:26

1. 研究目的与意义

Zigbee技术是一种短距离、低功耗、低数据传输速率、低成本、低复杂度的无线传感器网络技术。介于无线射频标签RFID和蓝牙(Bluetooth)技术之间的局域网协议。其名称来源于蜜蜂的八字舞,由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和嗡嗡(zig)地抖动翅膀的舞蹈来与同伴传递花粉所在方位信息,也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。该协议基于IEEE802.15.4标准,协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。

选用温度采集作为课题,是为了改善工业生产中的温度采集问题。若能将基于zigbee技术的小型无线传感器网络(WSN)搭建起来,便可不再需要耗费人力读取温度数据,也可方便操作人员对温度进行实时控制。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题:

1.建立一个基于zigbee技术的无线传感器网络;

2.在搭建起来的网络中实现实时数据通信。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)是近年发展迅速的现代信息技术,它由部署在检测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知的对象的信息,并发送给观察者。与传统网络相比,WSN是一种以数据为中心的自组织无线网络,集成了监测、控制以及无线通信,具有可快速临时组网、网络拓扑结构可动态变化、抗毁性强、无需架设网络基础设施以及无通信费用等诱人的特点[1-5]。Zigbee技术是目前众多无线传感器网络技术中的一种主要技术,它是一种近距离、低功耗、低成本、高可靠性的无线传感器网络技术。

在了解了以上这些特点之后,我在网上查找了几篇相关的文献资料,并选取其中的三篇进行了仔细的阅读。这三篇论文中的设计采用的均为德州仪器公司推出的MCU(CC2430和CC2530),协议栈软件均使用了Z-Stack协议栈软件。

关于zigbee的协议栈:zigBee 协议栈模型分布为层结构。主要由应用层(APL),网络层(NWK),媒介访问控制层(MAC)和物理层(PHY)组成,其中,IEEE 802.15.4 标准定义了媒介访问控制层和物理层,ZigBee联盟定义了网络层和应用层架构。每一层为上层提供一系列特殊的服务,数据实体提供数据传输服务,管理实体则提供所有其他的服务。所有的服务实体通过服务接入点(SAP)为上层提供一个接口,每个SAP都支持一定数量的服务原语来实现所需要的功能[6]。在 ZigBee 协议中,协议本身已经定义了大部分内容。在基于ZigBee协议的应用开发中,用户只需要实现应用程序框架即可,作为应用开发者来考虑,更多关注的是应用层构架。

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4. 研究方案

首先要决定作为节点的传感器,是要购买市面上的成品无线传感器还是自己利用温度传感器去制作,关键是要能够方便我之后的网络搭建。然后就是搭建并调试网络,使之能够进行实时通信。总的信号接收与处理我准备使用单片机来完成。

在此期间,需要搜集相关资料文献,尤其是关于网络架构、网络协议方面的文章,做好笔记以方便之后的学习使用。

5. 工作计划

第 1 周 接受任务书,领会课题含义,按要求查找相关资料;

第 2 周 阅读相关资料,理解有关内容;

第 3 周 翻译相关英文资料,提出拟完成本课题的方案,写出相关开题报告一份;

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