基于ZIGBEE技术的无线传感器网络的研究和应用

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1、同济大学电子与信息工程学院硕士学位论文基于ZIGBEE技术的无线传感器网络的研究和应用姓名：毛乾杰申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：林建一20090301摘要无线传感器网络(WirelessSensorNetworks．WSN)由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，是通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。它集成了计算机技术、通信技术和传感器技术，已成为当前无线通信领域研究的热点。同传统监控网络相比，无线传感器网络具有低功耗、低成本、分布式和自组织的特点。现代监控网络对功耗、成本、安全、互操作性等方面提出更加严格的要求，ZigBee

2、技术应运而生，为无线传感器网络的发展提供了契机。本文从功能、成本、开发复杂性等多方面考虑，选择Jennie公司的JN5121．M0无线微控制器模块，设计了网络节点的硬件平台；分析了ZigBee协议的架构和各层规范，在此基础上基于Jennic提供的的ZigBee协议栈，设计了网络协调器和终端／路由节点的应用程序，实现了环境数据的采集。并且设计了一个基于ARM的嵌入式以太网网关，实现了数据的远传。最后通过上位机PC的程序，对采集数据进行了处理。本文设计的网络系统具有成本低、体积小的特点，测试结果表明，网络支持网状拓扑结构，支持多跳传输，可以快速组网，有较强的容错性，可

3、以顺利读取环境的温度、湿度、光强等信息，可广泛应用于家庭、农业、楼宇环境监控等领域。最后，给出了本论文的工作总结以及对进一步的工作方向进行了简要的讨论。关键字g环境监控，ZigBee，WSN，网关，I_tC／OSIIAbstractABSTRACTWSN(WirelessSensorNetworks)iscomposedofmanycheapminiaturesensornodesdistributedinmonitoringarea,whichformaself-organizingmulti—hopnetworkthroughwirelesscommunica

4、tionway．Itcombinessensortechnologywithcomputerandcommunicationtechnology,andhasbecomeahotspotinthefieldofwirelesscommunication．Comparedwithtraditionalcontrolandmonitoringnetwork，WSNhasthecharacteristicsoflowconsumption，lowcost，distributedandselforgaIlizing．●TheZigBeetechnologycomesint

5、oexistenceasmodemcontrolandmonitoringnetworkrequireslowpowerconsumption,lowcost，safetyandinteroperability,whichoffersgoodopportunityforWSN．ThispaperselectsJennieJN5121一M0wirelessMCU(microcontrolleruniOmoduleasthemainparttodesignnodehardwareinthenetworkontheconsiderationoffunctionandde

6、velopingcomplexity．ThearchitectureandcriteriaofZigBeeprotocolareanalyzed，onthebaseofwhichsoftwareincludescoordinatorandenddeviceprogramsaledesignedbaseduponJennieZigBeeprotocoltocollectenvironmentaldata．Besides，abuilt-inEthernetgatewaybasedonARMisdesignedtorealizelong-waytransportofda

7、ta．Atlast，collecteddataisprocessedbytheprogramofupperPCcomputer．Therealizednetworkhastheadvantagessuchaslowimplementationcostandsmallscale．TestsresultsindicatethattheWSNiscompatiblewithmeshtopologyandsupportsmulti-hoptransportwithgoodfaulttolerance．Parameterssuchastemperature，humidity

8、andbr