基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现论文

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1、基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现毕业论文目录前言1第1章绪论21.1本文的研究背景21.2智能家居环境监测系统的特点21.3本文主要研究内容31.4开发工具及开发环境的介绍31.4.1系统软件开发环境介绍41.4.2上位机软件开发环境介绍5第2章ZigBee技术的概述72.1ZigBee技术的概念72.2ZigBee技术的特点82.3ZigBee网络设备组成和网络结构82.4ZigBee的协议分析102.4.1网络层（NWK）102.4.2应用层（APP）112.5本章小结12第3章系统的总体设计133.1系统结构13II3.2系统功能定义133.3系统

2、设计要求153.4本章小结15第4章系统的硬件设计164.1ZigBee硬件选型164.2节点硬件设计184.3本章小结21第5章系统的软件设计及实现225.1软件部分总体介绍225.1.1软件设计整体流程225.1.2协调器的自动组网流程225.2协调器节点软件实现255.3传感器节点软件设计275.4本章小结28第6章上位机软件实现及测试296.1上位机软件实现296.2软件测试306.3本章小结32结束语33参考文献34致谢35II第1章绪论1.1本文的研究背景随着计算机软硬件技术、网络技术和工业综合自动化系统整合水平的不断发展，对监控数据传输的实时性、数据接口的开

3、放性以及数据链接的安全性的要求越来越高，有线控制网络的局限性也越来越突出，无线的优势也越来越明显。其中ZigBee短程无线网技术以其数据传输安全可靠、组网简易灵活、设备成本低、电池寿命长等优势，在工业控制领域中展现了深厚的发展潜力[2]。将设备数据采集之后再通过无线ZigBee网络进行传输是ZigBee技术在工业现场环境中的一种应用，这种新兴的技术必将给工厂现代化注入新的活力。传统的工业数据采集与控制系统，其数据传输一般以工业控制总线作为介质，以致大都局限于本地的近距离范围之内应用。随着国民经济发展，企业及机构的管理规模不断扩大，其需要管理与控制的对象更趋多样性，甚至具有

4、流动性，分布的范围也涉及到不同的地域。为了对这些分散的对象进行有效的集中管理，对远程及移动数据采集与控制的需求也就日益迫切[3-4]。ZigBee技术填补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空白，其使用的便捷性是该技术成功的关键，它适用于短距离小范围的基于无线通信的控制领域，必将在工业自动化等领域得到广泛的应用[5]。数据采集技术已经相对成熟，将它重新构建于ZigBee网络平台之上，将成熟技术的稳定性和新技术的便捷性充分结合起来，这种结合对于工业现场十分必要。减少了在某些场所有线网络布线以及工人人工采集数据的不便，同时可以方便的于各种传感器搭配用于不同的场合[6]。1.

5、2智能家居环境监测系统的特点无线环境监测系统拥有全面、可靠的环境信息采集分析能力。为了实现环境信息监测的精确性、全面性并且方便使用，本文的环境监测系统应具有以下各种特点：(1)多对象监测第34页共35页环境监测系统需要检测多种环境信息，如：温度、湿度、有害气体浓度、光照强度等。这样才能为用户提供全面的环境信息参考。(2)多点监测需要对同一环境参数在不同地点和不同时间分别进行测量，这是因为环境中各种环境信息不同的时间和空间上分布不具有均匀性，由此实现监测的全面性和高精度性，甚至有时需要对同一环境参数在多点进行测量。(3)系统灵活当有新的环境参数被要求测量时，系统的可扩展性要

6、求灵活，方便增加节点，以降低成本。1.3本文主要研究内容随着我国经济和科技的迅猛发展，人们的生活水准越来提高，日常家居的环境更受到了人们的关注。近年来随着家庭装修时工业板材及其他有毒气体释放源的使用，室内的环境不容乐观。这就要求有各种有害气体监测功能的家居环境监测系统介入，为我们营造一个安全健康的家居环境。此课题旨在设计出一款能够快速、实时、准确连续地测出空气中温湿度、一氧化碳、光照强度等的环境监测系统，使用基于ZigBee短距无线通讯技术，环境信息采集模块与显示终端实现无线通信，省去了传统布线的麻烦。根据以上介绍，本文的主要研究如下：(1)ZigBee协议的介绍。主要介

7、绍了ZigBee协议中各个部分的组成和数据结构，并对各层中的重点内容进行了详细的分析；(2)本文以无线传感网络为基础，以ZigBee技术纽带，详细设计出的家居环境监测系统中的两种节点--协调器节点（控制中心）和传感器节点。在协调器节点中，本文实现了电源、串口通信、PCB天线等主要电路的设计；而在传感器节点中，由于其与协调器类似，故仅针对不同的环境信息，设计出了不同的传感模块；(3)本论文还设计了串口调试操作界面，可以方便用户的调试和使用，由此用户就可以实时的了解到家庭中个中环境信息的参数。1.4开发工具及开发环境的介绍第34页