基于ZIGBEE技术的无线抄表系统的设计开题报告

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1、开题报告基于ZIGBEE技术的无线抄表系统的设计1选题的背景、意义ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术。采取了IEEE802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本低的规格；ZigBee增加了逻辑网络、网络安全和应用层。ZigBee的应用范围也非常广泛。无线传感网络WSN；智能交通、油气产生遥测遥控通信系统；农田耕作、环境监测、水利水文监测无线通信；对患病、设备及设施进行医疗和健康监控；家庭监控、HVAC、安防报警系统运用等。随着城市

2、居民住宅建设日益发展,电能表数量迅速增多,抄表计量也日趋复杂。在我国,对居民电表仍采用人工抄表的方法,这种原始的抄表方法不仅造成了人力、物力的浪费。而且在抄表时会打扰居民的正常生活,甚至给居民带来安全隐患。这种抄表方式不但费时费力,而且准确性和及时性也不理想，因此设计此系统替代原有的人工抄表。ZigBee网络节点实现了无线抄表系统的低功耗、低成本,并具有高度的灵活性和可扩展性。本课题研究的是基于ZigBee技术的无线抄表系统的设计,CC2430芯片的应用。2相关研究的最新成果及动态ZigBee发展非常

3、迅速，所以应用范围也非常广泛。2.1智能家庭领域：可以应用于家庭的照明、温度、安全、控制等。ZigBee模块可安装在电视、灯泡、遥控器、空调系统等家电产品。通过ZigBee终端设备可以手机家庭各种信息，传送到中央控制设备，或是通过遥控达到远程控制的目的，停工家居生活自动化、网络化、智能化。2.2工业领域：通过ZigBee网络自动收集各种信息，并将信息回馈到系统进行数据处理与分析，以利工厂整体信息的掌握，如火警的感测和通知，照明系统的感测等都可以由ZigBee网络提供相关信息，从而达到工业与环境控制的目

4、的。2.3智能交通：街道、高速公路及其他地方分布式地装有大量ZigBee终端设备，死寂将不再担心迷路。像GPS一样提供导航系统。但是ZigBee分布式系统能够提供更精确更具体的信息。即使在GPS未覆盖的地方，仍能继续是用此系统。当然，ZigBee技术还能应用与医学，科研等其他领域。随着技术的不断发展，这项技术还会应用到更多的领域中，并且得到普及。2.4个人健康看护方面可随时了解病人监看系统、健康监视系统之状态，用于对家中病人的监控，观察病人状态是否正常以便作出反应。2.5建筑自动化方面可降低运营成本，

5、如：遍布空调供暖(HVAC，HeatingandAirConditioning)设备，并在每台空调设备上都加上一个ZigBee节点，就能对空调系统进行实时控制与节约能源。2.6个人电信服务方面在电信服务方面，透过手机上的ZigBee芯片，将手机作为ZigBee传感器网络的网关器，实现对数字家庭的自动化控制或进行行动商务(如：手机购物)等功能。2.7安全监控方面包括设备管理、环境监测及人员进出控制等应用，以协助店家、住户进行安全管理，透过各种传感器，如：窗户破碎侦测、装置烟雾侦测器等设备，达到安全监控之

6、目的。长期以来低速率、低成本、低功耗的无线通讯市场一直存在着并占有一定的无线位置。ZigBee技术依据IEEE802.15.4规范并以一种经济、高效、低数据速率（250kbps）、频率为2.4GHz的无线技术为标准。在数千个微小的传感器间相互协调并实现通信。因此它们的通信效率非常高。换一种说法可理解为ZigBee是市场需求的一种高新技术，并且已经步入成熟化轨道。3课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标3.1采取的研究方法:理论分析，计算分析，实验验证等方法。（1）线路板

7、的设计，无线数据通信与控制，数据采集，网状连接的建立，五部分软、硬件的设计调试同时进行，以缩短开发周期。（2）为保证高性能、低成本、低功耗：设计芯片采用CC2430；用ZigBee协议组建无线网络；利用IAREmbeddedWorkbench编写控制软件。（3）为了使系统具有高维护性和信息传输的可靠性，系统兼进行模块化结构设计，并提供手提试通信检修设备。3.2研究难点：小区抄表的特点是覆盖范围比较大，因此，需要需要大量的ZigBee终端节点，这些节点的信息集中在一个ZigBee中心节点，中心节点通过G

8、PRS或者CDMA与数据中心连接。而节点的设计尤为重要。3.2.1ZigBee无线网络节点的硬件总体设计图为ZigBee无线网络节点的硬件系统总体框图，该系统由CC2430器件模块和无线收发模块组成。CC2430射频器件模块由CC2430器件和相关外围电路构成。虽然CC2430内部集成有无线收发器和805l内核，可以简化电路设计，在单片机和无线收发器之间不加接口电路也能通信，但通信距离有限。经测量发现，两个网络节点在空旷地面的通信距离是lO～100m，这