基于zigbee的电能采集器设计(附件)【字数：12450】
摘 要无线传感器网络（WSN）由监控区域的几个部分组成。无线网络由6个主要功能模块组成电源，传感器，微处理器，通信模块和嵌入式软件系统。 每个节点使用适当的传输协议构建一个多跳自配置无线局域网，以便传感器收集的数据通过融化优化过程传递到信息处理中心。 该传感器网络包括微电子，现代网络，无线通信网络技术，计算机信息处理等诸多领域的知识。Zigbee是一种新兴的无线短距离通讯技术，使用得当可以与传感器技术结合，通过一对多点的通信，实现距离的信息采集检测，本文针对Zigbee技术在通讯方面的应用，研究并设计了基于Zigbee技术的电能采集器，可实现对模拟的电能数据的自动计量，检测，同时，ZigBee无线通信模块将收集到的能量信息发送给ZigBee数据集中器，ZigBee数据集中器使用GPRS网络将数据发送到中心，从而实现对电能的采集。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选择题目的背景 1
1.2几种无线通信技术的比较 1
1.3国内外研究现状 2
1.4应用前景 3
第二章 Zigbee技术分析研究 4
2.1Zigbee的设备类型 4
2.2Zigbee的网络类型 4
2.3Zigbee协议栈的概述 6
第三章 电能采集器的硬件设计 7
3.1系统设计的整体方案 7
3.2系统硬件 7
3.2.1CC2530芯片 7
3.2.2CC2530最小系统外围电路 9
3.2.3CC2530的输入和输出接口 9
3.3数据传输模块设计 11
3.3.1串口转换电路的设计 11
3.3.2电源电路设计 12
3.4采用的电能采集模块 13
3.4.1采集模块PZEM004T简要介绍 13
3.4.2电能采集部分 14
3.4.3电能采集工作流程 14
3.4.4数据采集模块设计 15
3.4.5电能采集采集模块电平转换 15
第四章 电能采集器软件设计 17
4.1Zigbee的开发环境 17< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
br /> 4.1.1IAR软件开发平台 17
4.1.2ZStack 协议栈 17
4.2硬件功能模块介绍 19
4.2.1采集终端模块 19
4.2.2网关设备模块 19
4.2.3管理层模块 19
4.3电能采集器的程序 19
4.3.1电能采集器的主要函数 19
4.3.2主体程序的流程 20
4.3.3程序设计 21
4.3.4采集模块程序设计 22
4.3.5传感模块程序设计 22
4.4协议栈的建设 23
4.4.1Zigbee协议栈的工作流程 23
4.4.2 Zigbee网络的建立 24
4.4.3采集模块通讯规约 26
第五章 基于Zigbee的电能采集器调试 28
5.1 测试硬件的准备 28
5.2传感电能模块的检测 29
5.3基于Zigbee无线电能采集测试 29
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1选择题目的背景
近年来，随着无线网络的发展，新一代的信息技术受到国内外各界的关注。 低成本技术和低功耗其他领域的优势是无线传感器网络最适合的短路技术。其中之一基于传感器的数据收集系统可以在工业和农业中找到该字段对应用程序具有更高的可见性。首个传统传感器系列可以使用点对点传输进行简单的接收，传感器技术已经成为收集和合成来自单个接收器功能的信号的功能，该工程师通过与传感器控制器的串行/并行端口连接来提供信号，全面。 这个传感器管理网络被称为第二代传感器网络。无线传感器网络是激动人心的国际舞台上的热门话题，它结合了先进的知识并涉及多个学科。诸如现代网络传感器，嵌入式系统和分布式数据处理等集成技术可以通过小型传感器进行适当的监控，监控和监控。该模式通过多媒体网络传输并传递给用户终端。
随着国民经济的快速发展，大量的非线性负载和大功率整流器被引入电力系统，造成质量问题。低功率因数，高电压变形，谐波和过电压。电气质量问题的出现并不完全取决于电力行业，这需要电力行业，设备制造商和用户之间的密切合作。21世纪以来，为了建立电力系统，几乎所有的社会层面都得到了执行。自动化和智能化，但还没有可用于访问设备的自动化系统使用，自动备份系列数据非常重要。 还有一个迫切的工业需求由于复制度量标准的准确性和能力，此问题对计算机系统有直接影响，决定经济效益。 我们大多数国家仍然拥有传统的抄表，手动读取仪表需要时间，精力和准确性来确保清晰度，从而导致适当的业务营销和管理，软件无法获得准确和准确的信息。
1.2几种无线通信技术的比较
无线网络作为继承了有线通信网络的通信方式，它的传输速率快，可靠性高，具有着无线网络共同的有点，同时也避免了有线网络的缺点：实用性不高，移动性差，占用空间大等，目前无线通信技术种类繁多，比较流行通用的有以下几种：
红外技术通常用于常规家用电器的远程控制。它的应用始于20世纪90年代初。它的传输距离为5米，初始速度只能达到4 Mbps，当前速度最大为16 Mbps。红外线技术的优点很多，成本价格低廉，数据的可靠性高，电磁的干扰小等等，同时因为技术原因，缺点也很多，传输的距离比较的短，传输无阻碍，传输方向恒定需要。因此，红外技术在其应用中受到许多限制，并且适用于传统的短距离和无障碍家用电器的遥控器。
蓝牙技术通常用于各种消费电子产品。 这项技术是在上个世纪末由几家着名制造商建立的。据建议，迄今已有2000多名成员加入该组织。 蓝牙技术在10米范围内传输，最大的传输速度有3MBPS，同时支持点对点，点对多点等等的通信方式，并且不受传输范围内的故障影响。因此可以实现设备之间方便的短距离无线通信。 但是，除此之外，作为一项无线通信技术，它的缺点也很明显，传输的距离收到限制，成本价格芯片高昂，复杂繁琐等等，所以并未得到广泛应用。
WIFI技术常用于高速传输网络，于1997年正式开始制定规范，于2002年被命名为WiFi联盟。 WIFI也用作短距离通信技术，私人通信距离约为10米至30米，工业级约为100米，传输速度最高为11 Mbps。 这项技术不一定是点对点的，而是以叠加的形式连接起来的。 频段为2.4GHz，但由于该技术昂贵且耗能，不符合智能家电的要求设计理念。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选择题目的背景 1
1.2几种无线通信技术的比较 1
1.3国内外研究现状 2
1.4应用前景 3
第二章 Zigbee技术分析研究 4
2.1Zigbee的设备类型 4
2.2Zigbee的网络类型 4
2.3Zigbee协议栈的概述 6
第三章 电能采集器的硬件设计 7
3.1系统设计的整体方案 7
3.2系统硬件 7
3.2.1CC2530芯片 7
3.2.2CC2530最小系统外围电路 9
3.2.3CC2530的输入和输出接口 9
3.3数据传输模块设计 11
3.3.1串口转换电路的设计 11
3.3.2电源电路设计 12
3.4采用的电能采集模块 13
3.4.1采集模块PZEM004T简要介绍 13
3.4.2电能采集部分 14
3.4.3电能采集工作流程 14
3.4.4数据采集模块设计 15
3.4.5电能采集采集模块电平转换 15
第四章 电能采集器软件设计 17
4.1Zigbee的开发环境 17< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
br /> 4.1.1IAR软件开发平台 17
4.1.2ZStack 协议栈 17
4.2硬件功能模块介绍 19
4.2.1采集终端模块 19
4.2.2网关设备模块 19
4.2.3管理层模块 19
4.3电能采集器的程序 19
4.3.1电能采集器的主要函数 19
4.3.2主体程序的流程 20
4.3.3程序设计 21
4.3.4采集模块程序设计 22
4.3.5传感模块程序设计 22
4.4协议栈的建设 23
4.4.1Zigbee协议栈的工作流程 23
4.4.2 Zigbee网络的建立 24
4.4.3采集模块通讯规约 26
第五章 基于Zigbee的电能采集器调试 28
5.1 测试硬件的准备 28
5.2传感电能模块的检测 29
5.3基于Zigbee无线电能采集测试 29
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
第一章 绪论
1.1选择题目的背景
近年来，随着无线网络的发展，新一代的信息技术受到国内外各界的关注。 低成本技术和低功耗其他领域的优势是无线传感器网络最适合的短路技术。其中之一基于传感器的数据收集系统可以在工业和农业中找到该字段对应用程序具有更高的可见性。首个传统传感器系列可以使用点对点传输进行简单的接收，传感器技术已经成为收集和合成来自单个接收器功能的信号的功能，该工程师通过与传感器控制器的串行/并行端口连接来提供信号，全面。 这个传感器管理网络被称为第二代传感器网络。无线传感器网络是激动人心的国际舞台上的热门话题，它结合了先进的知识并涉及多个学科。诸如现代网络传感器，嵌入式系统和分布式数据处理等集成技术可以通过小型传感器进行适当的监控，监控和监控。该模式通过多媒体网络传输并传递给用户终端。
随着国民经济的快速发展，大量的非线性负载和大功率整流器被引入电力系统，造成质量问题。低功率因数，高电压变形，谐波和过电压。电气质量问题的出现并不完全取决于电力行业，这需要电力行业，设备制造商和用户之间的密切合作。21世纪以来，为了建立电力系统，几乎所有的社会层面都得到了执行。自动化和智能化，但还没有可用于访问设备的自动化系统使用，自动备份系列数据非常重要。 还有一个迫切的工业需求由于复制度量标准的准确性和能力，此问题对计算机系统有直接影响，决定经济效益。 我们大多数国家仍然拥有传统的抄表，手动读取仪表需要时间，精力和准确性来确保清晰度，从而导致适当的业务营销和管理，软件无法获得准确和准确的信息。
1.2几种无线通信技术的比较
无线网络作为继承了有线通信网络的通信方式，它的传输速率快，可靠性高，具有着无线网络共同的有点，同时也避免了有线网络的缺点：实用性不高，移动性差，占用空间大等，目前无线通信技术种类繁多，比较流行通用的有以下几种：
红外技术通常用于常规家用电器的远程控制。它的应用始于20世纪90年代初。它的传输距离为5米，初始速度只能达到4 Mbps，当前速度最大为16 Mbps。红外线技术的优点很多，成本价格低廉，数据的可靠性高，电磁的干扰小等等，同时因为技术原因，缺点也很多，传输的距离比较的短，传输无阻碍，传输方向恒定需要。因此，红外技术在其应用中受到许多限制，并且适用于传统的短距离和无障碍家用电器的遥控器。
蓝牙技术通常用于各种消费电子产品。 这项技术是在上个世纪末由几家着名制造商建立的。据建议，迄今已有2000多名成员加入该组织。 蓝牙技术在10米范围内传输，最大的传输速度有3MBPS，同时支持点对点，点对多点等等的通信方式，并且不受传输范围内的故障影响。因此可以实现设备之间方便的短距离无线通信。 但是，除此之外，作为一项无线通信技术，它的缺点也很明显，传输的距离收到限制，成本价格芯片高昂，复杂繁琐等等，所以并未得到广泛应用。
WIFI技术常用于高速传输网络，于1997年正式开始制定规范，于2002年被命名为WiFi联盟。 WIFI也用作短距离通信技术，私人通信距离约为10米至30米，工业级约为100米，传输速度最高为11 Mbps。 这项技术不一定是点对点的，而是以叠加的形式连接起来的。 频段为2.4GHz，但由于该技术昂贵且耗能，不符合智能家电的要求设计理念。
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