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基于ZigBee的温湿度监测系统的设计与实现

作　者: 潘倩
导　师: 桑楠；付杰
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: ZigBee协议栈 无线传感器网络 路由协议
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 573次
引　用: 2次
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内容摘要


目前,无线传感器网络无论在军事、科学、医疗、空间探索、以及人们日常生活等众多的领域中都有着极其广泛的应用。尤其是具有近距离、低功耗、低成本优点的ZigBee协议,它作为一门新兴的无线传感器网络技术应运而生。引起了国内外科技工作者的极大兴趣和关注。世界各大公司和组织都普遍看好ZigBee技术未来的应用潜力和价值。本文针对上述特点,完成基于ZigBee协议的温湿度监测系统的设计与实现。其目的是降低农业生产成本,提高农作物产量。并且将我国农业由人工逐步向自动化、信息化、智能化靠拢。本系统通过远程监控农作物生长环境的温度与湿度,及时得到数据进行保存和分析。有利于解决农作物生长过程中的问题并可作为培育优良作物品种的重要依据。文中主要根据ZigBee协议栈的各层数据传输方式和算法来设计系统;利用所选择的硬件芯片进行信息的采集和传输;通过软件设计和硬件的合理选择,使得所构成的无线传感器网络,能够由控制中心总机进行操控,完成各项监测任务。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 引言  9-15
  1.1 无线传感器网络的发展概述  9-12
    1.1.1 无线传感器网络简介  9
    1.1.2 无线传感器网络的特点及研究热点问题  9-11
    1.1.3 无线传感器网络的发展前景  11-12
  1.2 基于ZIGBEE 的无线传感器网络的研究和应用现状  12-13
    1.2.1 ZigBee 概述  12
    1.2.2 ZigBee 的发展和应用  12-13
  1.3 本文研究内容  13-14
  1.4 论文组织结构  14-15
第二章 ZIGBEE 协议栈及TINYOS 简介  15-28
  2.1 ZIGBEE 协议栈的组成  15-17
    2.1.1 ZigBee 协议栈的体系结构  15-16
    2.1.2 ZigBee 的网络拓扑结构  16-17
  2.2 ZIGBEE 协议栈各层次分析  17-22
    2.2.1 物理层  17-18
      2.2.1.1 物理层的服务  17
      2.2.1.2 ZigBee 工作频率范围及数据包结构  17-18
    2.2.2 MAC 层  18-20
      2.2.2.1 MAC 层介绍  18-19
      2.2.2.2 MAC 帧的结构及帧命令  19-20
    2.2.3 网络层  20-21
      2.2.3.1 网络层简介  20-21
    2.2.4 应用层  21-22
  2.3 路由机制  22-23
  2.4 基于ZIGBEE 的路由协议  23-24
  2.5 路由中存在的问题  24-25
  2.6 TINYOS 简介  25-26
  2.7 本章小结  26-28
第三章 温湿度监测系统的需求分析和总体设计  28-33
  3.1 系统需求分析  28-30
  3.2 系统需要实现的功能  30
  3.3 系统总体设计  30-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章 温湿度监测系统的设计与实现  33-65
  4.1 硬件设计  33-36
    4.1.1 芯片选择  33-36
      4.1.1.1 射频收发芯片  33-34
      4.1.1.2 控制器  34
      4.1.1.3 温湿度传感器元件  34-36
  4.2 软件设计  36-59
    4.2.1 主协调器的设计  36-40
    4.2.2 终端节点（传感器节点）的设计  40-46
    4.2.3 节点间的通信过程  46-52
      4.2.3.1 MAC 层对数据的处理  46-49
      4.2.3.2 网络层对数据处理  49-52
    4.2.4 节能的网络层路由设计  52-59
      4.2.4.1 考虑能量消耗的策略  53-54
      4.2.4.2 最小跳数的路由协议分析  54-59
  4.3 温湿度监测系统的实现  59-64
    4.3.1 系统实现过程  59-61
    4.3.2 实现系统的部分代码  61-64
  4.4 本章小结  64-65
第五章 结论  65-67
  5.1 本次毕业设计的几点体会  65
  5.2 结论与扩展设计  65-66
  5.3 本章小结  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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