基于zigbee的无线环境监测

新疆大学毕业论文(设计)

题目: 无线环境检测小系统设计实现指导老师: 李新刚

学生姓名：许伟义

所属院系：信息科学与工程学院

专业：电子信息工程

班级：电信11-1

完成日期：2015 年05 月23 日

声明

本人郑重声明论文（设计）系本人在李新刚指导下独立完成，本人拥有自主知识产权，没有抄袭、剽窃他人成果，由此造成的知识产权纠纷由本人负责。

签名：

摘要

Zigbee是为低功率无线通信网络定义的一些列协议的标准，zigbee无线设备的工作在868MHZ，915MHZ，2.4GHZ频带段，最小的数据速率是250K字节每秒。它可以独立的工作。

zigbee是依靠电池供电，所以它把低速率，低功耗，长久的续航能力当做他的主要目标。在许多zigbee应用里，无线设备工作的总时间在任何活动里都是被限制的。这些设备大多数时间都是处于睡眠模式。结果，zigbee设备可以在不换电池的情况下正常工作几年时间。Zigbee的主要应用是监测环境，它可以与传感器相连接，例如：温度传感器，温度传感器，光照传感器。从传感器节点接收数据，并将接收到的数据上传到主控芯片，主控芯片将数据上传至电脑，从而完成监测工作。

关键词：zigbee芯片；温度传感器；湿度传感器；光照传感器

ABSTRACT

ZigBee is a standard that defines a set of communication protocols for low-data-rate short-range wireless networking . ZigBee-based wireless devices operate in 868 MHz,915 MHz, and 2.4 GHz frequency bands. The maximum data rate is 250 K bits per second.it can work by itself.

ZigBee is targeted mainly for battery-powered applications where low data rate, low cost,and long battery life are main requirements. In many ZigBee applications, the total time the wireless device is engaged in any type of activity is very limited; the device spends most of its time in a power-saving mode, also known as sleep mode . As a result, ZigBee-enabled devices are capable of being operational for several years before their batteries need to be replaced.one application of Zigbee is monitoring environment.it can connect with sensors.such as temperature sensor,humidity sensor,optical sensor and so on.slave node collect data form those sensor.and send them to host node.host node upload those data into personnel computer.in the end,it accomplish its work about monitoring environment.

keywords: zigbee-chip;temperature sensor;humidity sensor;optical sensor

目录

1绪论 (6)

1.1无线环境监测小系统的背景以及意义 (6)

1.2 Zigbee技术的发展现状 (7)

1.3论文的主要工作 (8)

2无线环境监测系统的相关技术 (10)

2.1 Zigbee协议栈 (10)

2.2 Zigbee无线组网方式 (11)

2.3温湿度传感器技术参数简介 (11)

3总体方案 (12)

3.1系统方案介绍 (12)

3.2主控芯片介绍 (14)

3.3太阳能模块介绍 (15)

3.4 主要程序介绍 (16)

4系统调试 (20)

4.1元件的焊接与调试 (20)

4.2 数据采集模块 (21)

4.3数据采集模块 (21)

5 结论 (23)

1绪论

1.1 无线环境检测小系统的背景以及意义

无线局域网（Wireless Local Area Network）出现于1990年，一开始用于代替有线网络，但由于初期基础设施不全面，价格昂贵，所以发展及其缓慢。近年来，由于无线通信技术的发展，出现了无线网络，无线internet，尤其是11Mb/s，54Mb/s无线局域网的推出，是无线局域网出现了新得到生机。而本次我们就是以无线局域网为基础，进行环境监测。

无线环境监测网络是有大量节点组成的面向任务的分布式网络，他综合了嵌入式计算机，传感器，现代网络以及无线通信，分布式处理等多项技术，有传感器节点进行数据的采集，并将采集到的数据保存到zigbee子节点上，由子节点对数据进行处理，发送到主节点，主节点将收集到的数据上传到PC机，完成数据的保存，方便以后处理数据。

环境监测是一类典型的传感器网络应用，再到实际应用的时候，还包含了一些关键技术，例如节点部署，远程控制，数据采样，通信机制等等一系列技术，由于该技术具有广泛的应用相关性，所以我们在实际使用的时候，要结合实际情况进行适当的修改，并且注意关注该技术的最新科研成果，与时俱进，学习先进的算法，路由思路等等。从而才能设计出最优化的无线环境监测系统，满足人们日常生活的需求。

本次试验是在实现无线环境监测，就是在要检测的地点布置好大量廉价的zigbee节点，组成自组织网络从而实现监测区域的数据采集，数据融合，数据传输。与传统的环境监测相比，无线环境监测具有以下7点优点：（1）他可以完成无人环境，危险环境的数据采集，从而避免了不必要的事故。（2），他可以减少人为因数对环境的干扰，从而提高了采集数据的准确度（3）由于zigbee可以采用自组织的方式组网，从而降低了由于个别元器件损坏，从而造成数据损失。（4）抗干扰能力强。（5）具有数据存储和传输能力，能将大量数据传到PC机，并且进行保存，从而有利于数据分析。（6）采用太阳能电池板供电提高了节点的续航能力，保证了节点可以长时间正常工作。（7）采用自行设计的电源保护电路，有效的防止了芯片被烧。增大了系统的稳定性。所以系统板可以满足人们