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基于ZigBee的无线智能传感节点设计与实现

戴由旺  
【摘要】: 无线传感器网络是由大量传感器节点通过无线通信方式构成的自组织网络,实现对数据的采集、处理和传输。无线传感器网络技术融合了传感器技术、信息处理技术和网络通信技术,是现代信息技术中一个新的发展领域,被认为是本世纪最具影响力的21项技术之一。与此同时ZjgBee技术随之兴起,近距离、低功耗、低成本和低复杂度的显著特点使之成为无线传感器网络的有力支撑。作为无线传感器网络的物理载体,数目众多属性各异的传感器节点如何实现智能化接入成为关键问题之一,以实现传感器网络接口规范为目标的IEEE1451标准为此提供了参考。本文的主要工作是传感器节点的智能化设计,并实现基于ZigBee的无线通信以及服务端数据管理。 本文概述了智能传感技术的发展现状和智能传感器接口标准化问题涉及的IEEE1451系列标准,简要介绍无线传感器网络和ZigBee技术特点及其网络拓扑结构。在此基础上给出基于ZigBee的无线智能传感节点设计方案,选用深圳金图旭昂有限公司的TSZ-CC2430 ZigBee开发套件进行节点软硬件设计,借鉴IEEE1451中TEDS概念设计电子数据表格实现节点智能化识别,同时设计了节点无线通信数据格式,为传感器节点功能拓展提供条件,在MSSTATE_LRWPAN协议栈基础上实现无线通信,并设计服务端进行数据处理和网络管理。 本文完成了温湿度、温湿度气压、加速度三种类型的智能传感节点设计,节点工作模式分别为主动发送模式、触发模式、空闲模式及控制器模式并远程可控。共制作以温湿度为主的49个传感器节点,在此规模上实现ZigBee簇树网组网通信以及服务端监测控制,并对节点寿命、单跳距离、组网和通信速率等网络性能进行测试,验证了本文设计方案,为无线智能传感节点设计和实际网络应用提供了参考。


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