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基于ZigBee的低功耗数据采集系统的设计与实现

发布时间:2018-08-14 12:57
【摘要】:随着社会的进步和发展,许多场合下都需要对环境信息进行实时的监测,传统的有线监测网络布线麻烦、功耗大、代价高。随着无线技术与传感器技术的融合,无线传感器网络已经成为此类问题有效地解决方案。通过对ZigBee无线技术的研究和分析,设计了一套基于ZigBee的低功耗数据采集与传输系统,该设计结合了嵌入式技术、传感器技术和无线通信技术等,能够长时间稳定的完成温度、湿度、烟雾和人体红外等环境信息的采集与传输工作。本文首先介绍了课题研究的背景,以及ZigBee技术国内外的研究现状。随后介绍无线传感器网络和ZigBee无线组网技术的发展、体系结构、特点以及应用前景。然后分析了数据采集与传输系统的总体设计,确定了功能模块的划分、芯片的选型以及节点低功耗的设计思路。芯片选择广泛应用于2.4GHz片上系统解决方案的TI公司的CC2530芯片。然后重点介绍了ZigBee无线节点硬件和软件的设计。ZigBee无线节点硬件电路采用Protel99SE软件设计,主要有ZigBee无线通信模块、数据采集模块、电源模块、调试模块等。ZigBee无线节点的硬件电路分为核心板和底板两个部分,核心板主要完成无线信号的收发功能,而底板则主要提供传感器接口、串行通信接口、调试接口以及电源电路等。ZigBee无线节点软件开发环境采用配套的IAR Embedded Workbench,并通过移植TI公司的Z-Stack协议栈,在其应用层上为协调器、路由节点和终端节点编写自己的代码,降低开发难度,缩短开发周期。最后搭建基于ZigBee的数据采集系统并对其进行测试,着重观察终端节点的功耗,得到系统的运行结果,证明系统的可用性和低功耗。
[Abstract]:With the progress and development of society, it is necessary to monitor the environment information in real time in many situations. The traditional wired monitoring network has the advantages of troublesome wiring, high power consumption and high cost. With the combination of wireless technology and sensor technology, wireless sensor network has become an effective solution to these problems. Through the research and analysis of ZigBee wireless technology, a low power data acquisition and transmission system based on ZigBee is designed. The design combines embedded technology, sensor technology and wireless communication technology. Humidity, smoke and human infrared and other environmental information collection and transmission work. This paper first introduces the background of the research and the research status of ZigBee technology at home and abroad. Then the development, architecture, characteristics and application prospect of wireless sensor network and ZigBee wireless network are introduced. Then, the overall design of the data acquisition and transmission system is analyzed, and the partition of the function modules, the selection of the chip and the design idea of the low power consumption of the nodes are determined. The chip selects TI's CC2530 chip, which is widely used as a system solution on 2.4GHz chip. Then the design of ZigBee wireless node hardware and software. ZigBee wireless node hardware circuit using Protel99SE software design, mainly ZigBee wireless communication module, data acquisition module, power module, The hardware circuit of ZigBee wireless node is divided into two parts: core board and bottom board. The core board mainly completes the transceiver function of wireless signal, while the bottom board mainly provides sensor interface and serial communication interface. Debugging interface and power circuit. ZigBee wireless node software development environment adopts the matching IAR Embedded Workbench, and by transplanting TI's Z-Stack protocol stack, writes its own code for coordinator, routing node and terminal node on its application layer. Reduce the development difficulty, shorten the development cycle. Finally, the data acquisition system based on ZigBee is built and tested. The power consumption of the terminal node is observed, and the running results of the system are obtained. The availability and low power consumption of the system are proved.
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP274.2;TN92

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本文编号:2182927


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