基于ZigBee无线传感器网络节点的软件设计

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随着科学技术的发展,无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)技术的出现,把网络通信技术、传感器技术以及信息处理技术融合到一起。无线传感器网络是要由大量的网络节点通过无线通信来自组织网络,可以实现数据采集的量化、处理融合及传输应用,在现代的信息技术中是一个崭新的领域,有非常广阔的发展前景。伴随着无线传感器网络的研究及应用,对其有了更高的要求。IEEE 802.15.4/ZigBee技术是一种高效且经济、低数据传输速率、频段工作在868/915MHz和2.4GHz的无线通信技术。ZigBee技术具有低功耗、低成本、通信距离短、数据传输可靠且通信安全等的特点,现在已经成为了国内和国外研究的热点。本论文就是基于ZigBee技术的无线传感器网络进行开发研究的。工作重点在于软件的编程部分,研究的内容如下:(1)重点剖析与了解IEEE802.15.4/ZigBee协议栈。对硬件进行选型,编写ZigBee节点间的无线通信的程序。(2)结合ZigBee协议栈的规范对ZigBee协议栈的MpZBee1.0-3.8来进行剖析,对协议栈MpZBee1.0-3.8进行跨硬件的平台移植,并进行调试。(3)开发应用程序,构建4个节点组成的星型、单路由、多节点的无线传感器的采集和监控网络,然后通过网络协调器的串口来进行控制及管理。(4)最后,通过无线传感器网络管理软件对开发的应用程序进行测试及演示。
摘要第4-5页
ABSTRACT第5页
第一章 绪论第8-13页
    §1-1 引言第8页
    §1-2 无线传感器网络及ZigBee 技术概况第8-11页
        1-2-1 无线传感器网络的现状及前景第8-9页
        1-2-2 ZigBee 技术起源与发展第9-10页
        1-2-3 ZigBee 技术的特点第10页
        1-2-4 Zigbee 技术的应用第10-11页
    §1-3 本论文的主要研究内容第11-13页
第二章 ZigBee 协议栈剖析第13-24页
    §2-1 Zigbee 协议栈概述第13-15页
    §2-2 Zigbee 技术的网络拓扑结构第15-16页
    §2-3 物理层(PHY)第16-18页
    §2-4 MAC(介质接入控制子层)层第18-19页
    §2-5 网络层(NWK)第19-20页
    §2-6 应用层(APL)第20-21页
    §2-7 ZigBee 帧协议格式总结第21-23页
    §2-8 本章小结第23-24页
第三章 ZigBee 无线传感器网络节点硬件的设计与实现第24-35页
    §3-1 ZigBee 网络节点设计的要求第24-25页
    §3-2 ZigBee 网络节点的硬件选型与设计第25-31页
        3-2-1 微处理器的选型第25-26页
        3-2-2 射频芯片的选型第26-28页
        3-2-3 硬件电路结构框图第28-29页
        3-2-4 微处理器与射频芯片的连接与控制第29-31页
    §3-3 ZigBee 网络节点的无线通信软件设计第31-34页
        3-3-1 选取编程软件及开发环境第31页
        3-3-2 两个节点间无线通信的程序设计第31-33页
        3-3-3 试验的结果分析第33-34页
    §3-4 本章小结第34-35页
第四章 MpZBee 协议栈的解析与移植及应用程序设计第35-62页
    §4-1 MpZBee 协议栈的特性第35页
    §4-2 协议栈移植的可行性分析第35-36页
    §4-3 协议栈文件的解析第36-37页
    §4-4 协议栈程序的移植及调试第37-47页
        4-4-1 协议栈程序的移植第37-46页
        4-4-2 系统的调试第46-47页
    §4-5 应用程序的设计第47-61页
        4-5-1 数据采集及监控系统的特点第47页
        4-5-2 主程序框架第47-48页
        4-5-3 协调器程序的设计第48-54页
        4-5-4 终端设备的程序设计第54-58页
        4-5-5 接收和发送数据过程的解析第58-61页
    §4-6 本章小结第61-62页
第五章 无线传感器网络数据管理软件系统第62-69页
    §5-1 软件介绍第62页
    §5-2 各功能的演示及说明第62-68页
        5-2-1 协调器串口数据帧的格式第62-63页
        5-2-2 网络组建过程的演示第63-64页
        5-2-3 数据通道的数据采集和监测第64-65页
        5-2-4 模拟通道的数据采集和监测第65-66页
        5-2-5 数据的连续采集与状态监测的演示第66页
        5-2-6 数据的存储及数据库的管理第66-68页
    §5-3 本章小结第68-69页
第六章 结论与展望第69-70页
    §6-1 主要结论第69页
    §6-2 未来展望第69-70页
参考文献第70-72页
致谢第72页
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