zigbee的无线信息采集系统设计与制作
本文旨在设计是一款基于Zigbee的无线信息采集系统。系统由电路设计和嵌入式驱动两大部分构成。其中硬件系统方面，本文介绍了一块满足本设计需求的电路板设计，该板大致由Zigbee核心板、供电电路、烟雾传感器电路、温度传感器电路、存储电路等组成。该板对涉及本设计的引脚采用“排针”连接的方式，可根据不同的采集需求跟换传感器，提高了电路板的通用性。该系统可实现对多点环境的采集、发送、接收、处理等目的。功能主要包括通过节点的传感器采集环境的温度、烟雾等信息，然后将数据发送到Zigbee协调器。达到无线情况下多点通信的目的。本设计采用Zigbee无线通信技术，解决了对多点信息采集困难的问题。为实现恶劣、复杂环境下多点采集的目标提供了一种方法。本设计具备成本低、无线化、可靠性强等特点，具有很高的实用价值。
目录
一、绪论 1
(一) 本设计的研究背景和意义 1
(二) Zigbee无线通信技术介绍 1
(三) Zigbee的通信架构 3
二、系统总体设计 5
(一) 系统总体设计方案 5
(二) 设计的总体内容 5
三、系统硬件设计 7
(一) 硬件系统的总体设计 7
(二) 硬件系统的电路设计 7
四、系统软件设计 11
(一) 软件系统的总体设计 12
(二) 开发环境 12
(三) 协调器程序设计 12
(四) 终端程序设计 12
五、系统调试与实现 16
(一) 实验平台搭建 16
(二) 组网测试实验 16
(三) 实验数据分析 16
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 系统电路原理图 21
附录二 系统电路PCB图 22
附录三 实物图 23
附录四 程序 24
一、绪论
本设计的研究背景和意义
改革开放以来，中国的经济得到了前所未有的快速增长。在经济保持总体平稳的发展态势下，是中国科技实力的日益提高。如今的中国，随处可以享受科技给我们提供的便利 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
。在提出“智慧中国”的时代背景下，电子、通信产业有了新的发展方向。产业的“智能化”、“信息化”成为了当代社会要迫切实现的目标。尤其在以农业、制造业为主的中国。
目前我国在涉及环境数据测量的简单工作中，还处于人工操作的阶段。这样不仅任务繁重、效率低下，而且无形中增加了生产成本，造成了不必要的资源浪费。并且对于极端的恶劣环境，人力很难保证测量的准确性。
本设计是一款基于Zigbee的无线信息采集系统。系统由Zigbee核心板、电源模块、烟雾数据采集模块、温度数据采集模块、液晶显示模块、数据存储模块等组成。其主要功能是通过节点的传感器采集环境的温度、烟雾等数据信息，然后将采集到的数据发送到Zigbee协调器。达到无线情况下多点通信的目的。协调器在接收到节点发送的信息后，会在液晶屏上进行实时的显示。对于异常的数据会记录在存储器中。用户可以通过协调器上的按钮设置数据的处理区间、查看异常数据等操作。
本文针对环境数据采集的问题，结合完善的Zigbee无线通信技术和本设计的设计要求等条件进行的设计和探讨的。完成了可靠的数据采集系统。系统具备优势如下：
解决了一定环境下实现多点数据采集的问题。
采用成熟的Zigbee的通信技术，具有强稳定性和抗干扰能力。
产品体积小、方便移动和安装。
可实现选择数据的采集区间。
本设计采用Zigbee无线通信技术，具备成本低、无线化、可靠性强等特点，具有很高的实用价值。
Zigbee无线通信技术介绍
Zigbee技术简介
Zigbee是一种基于IEEE802.15.4标准的通信技术，该技术具备近距离、低功耗、低速率、低成本等特点。基于以上特点，该技术主要适用于自动控制和一定范围内的控制领域，可以嵌入各种设备中。是一种用于电子设备间无线数据传输的应用。
Zigbee技术特点
Zigbee作为一种低功耗、低成本的无线通讯技术，其主要有以下特点：
设备功耗低：采用Zigbee技术组网的设备，其功率非常低。因此设备终
端设备一般用三节干电池供电。另外，设备的大多数时间都处于休眠状态，大大降低了设备对电能的需求。
设备成本低：以CC2530为例，该设备采用增强型的8051内核，同时简
化了协议栈，降低了对芯片的性能需求，以此降低了产品的生产成本。
设备之间的传输速率低 ：Zigbee为我们提供了三种传输速率分别是：
250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)、20kbps(868MHz)。即便如此，它也远远满足我们的实际数据传输要求。
通信传输距离近：相对GSM等远距离通信手段相比，Zigbee的通信距离
较近，但是对于传输距离近的蓝牙而言，Zigbee属于远距离低功耗的传输设备。
网络容量大：Zigbee的组网结构方式可分为星状结构、网状结构、树状
结构三种。期间可采用路由器扩大数据的传输距离和增加终端节点的数量，用以扩大网络的覆盖范围。
无需频段执照：Zigbee的工作频段都在工业医疗领域工作的范围内，因
此无需办理频段使用执照。
Zigbee技术的网络构成
Zigbee设备根据工作类型大致可分为协调器、路由器、终端三种：
协调器：协调器是一个网络中全功能设备，而且是唯一的。网络建立后，协调器就相当于一个路由器，在网络中提供数据交换、建立安全机制等功能。一般与网络中的终端节点保持着直间或间接的关系。
路由器：路由器一般作为普通设备加入网络，实现多跳路由。还可以作为终端节点的父节点，帮助终端节点实现对协调器的双向通信的功能。
终端：这是一段网络中数量最多的设备，它主要提供数据的采集和执行协调器发送的指令。为了网络的完整性，维持网络的基本运行，节点没有指定的责任。没有必不可缺性，因此根据自己的功能休眠或者唤醒。
目录
一、绪论 1
(一) 本设计的研究背景和意义 1
(二) Zigbee无线通信技术介绍 1
(三) Zigbee的通信架构 3
二、系统总体设计 5
(一) 系统总体设计方案 5
(二) 设计的总体内容 5
三、系统硬件设计 7
(一) 硬件系统的总体设计 7
(二) 硬件系统的电路设计 7
四、系统软件设计 11
(一) 软件系统的总体设计 12
(二) 开发环境 12
(三) 协调器程序设计 12
(四) 终端程序设计 12
五、系统调试与实现 16
(一) 实验平台搭建 16
(二) 组网测试实验 16
(三) 实验数据分析 16
总结 18
致谢 19
参考文献 20
附录一 系统电路原理图 21
附录二 系统电路PCB图 22
附录三 实物图 23
附录四 程序 24
一、绪论
本设计的研究背景和意义
改革开放以来，中国的经济得到了前所未有的快速增长。在经济保持总体平稳的发展态势下，是中国科技实力的日益提高。如今的中国，随处可以享受科技给我们提供的便利 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
。在提出“智慧中国”的时代背景下，电子、通信产业有了新的发展方向。产业的“智能化”、“信息化”成为了当代社会要迫切实现的目标。尤其在以农业、制造业为主的中国。
目前我国在涉及环境数据测量的简单工作中，还处于人工操作的阶段。这样不仅任务繁重、效率低下，而且无形中增加了生产成本，造成了不必要的资源浪费。并且对于极端的恶劣环境，人力很难保证测量的准确性。
本设计是一款基于Zigbee的无线信息采集系统。系统由Zigbee核心板、电源模块、烟雾数据采集模块、温度数据采集模块、液晶显示模块、数据存储模块等组成。其主要功能是通过节点的传感器采集环境的温度、烟雾等数据信息，然后将采集到的数据发送到Zigbee协调器。达到无线情况下多点通信的目的。协调器在接收到节点发送的信息后，会在液晶屏上进行实时的显示。对于异常的数据会记录在存储器中。用户可以通过协调器上的按钮设置数据的处理区间、查看异常数据等操作。
本文针对环境数据采集的问题，结合完善的Zigbee无线通信技术和本设计的设计要求等条件进行的设计和探讨的。完成了可靠的数据采集系统。系统具备优势如下：
解决了一定环境下实现多点数据采集的问题。
采用成熟的Zigbee的通信技术，具有强稳定性和抗干扰能力。
产品体积小、方便移动和安装。
可实现选择数据的采集区间。
本设计采用Zigbee无线通信技术，具备成本低、无线化、可靠性强等特点，具有很高的实用价值。
Zigbee无线通信技术介绍
Zigbee技术简介
Zigbee是一种基于IEEE802.15.4标准的通信技术，该技术具备近距离、低功耗、低速率、低成本等特点。基于以上特点，该技术主要适用于自动控制和一定范围内的控制领域，可以嵌入各种设备中。是一种用于电子设备间无线数据传输的应用。
Zigbee技术特点
Zigbee作为一种低功耗、低成本的无线通讯技术，其主要有以下特点：
设备功耗低：采用Zigbee技术组网的设备，其功率非常低。因此设备终
端设备一般用三节干电池供电。另外，设备的大多数时间都处于休眠状态，大大降低了设备对电能的需求。
设备成本低：以CC2530为例，该设备采用增强型的8051内核，同时简
化了协议栈，降低了对芯片的性能需求，以此降低了产品的生产成本。
设备之间的传输速率低 ：Zigbee为我们提供了三种传输速率分别是：
250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)、20kbps(868MHz)。即便如此，它也远远满足我们的实际数据传输要求。
通信传输距离近：相对GSM等远距离通信手段相比，Zigbee的通信距离
较近，但是对于传输距离近的蓝牙而言，Zigbee属于远距离低功耗的传输设备。
网络容量大：Zigbee的组网结构方式可分为星状结构、网状结构、树状
结构三种。期间可采用路由器扩大数据的传输距离和增加终端节点的数量，用以扩大网络的覆盖范围。
无需频段执照：Zigbee的工作频段都在工业医疗领域工作的范围内，因
此无需办理频段使用执照。
Zigbee技术的网络构成
Zigbee设备根据工作类型大致可分为协调器、路由器、终端三种：
协调器：协调器是一个网络中全功能设备，而且是唯一的。网络建立后，协调器就相当于一个路由器，在网络中提供数据交换、建立安全机制等功能。一般与网络中的终端节点保持着直间或间接的关系。
路由器：路由器一般作为普通设备加入网络，实现多跳路由。还可以作为终端节点的父节点，帮助终端节点实现对协调器的双向通信的功能。
终端：这是一段网络中数量最多的设备，它主要提供数据的采集和执行协调器发送的指令。为了网络的完整性，维持网络的基本运行，节点没有指定的责任。没有必不可缺性，因此根据自己的功能休眠或者唤醒。
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