基于zigbee的无线温度采集系统设计本科毕业论文设计(编辑修改稿)

基于zigbee的无线温度采集系统设计本科毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

ZigBee 一词来源于蜜蜂赖以生存的通信方式 Zigzag 形状的舞蹈，是一种低成本、低功耗的近距离无线组网通信技术。 ZigBee 协议是基于 IEEE 标准的，由 IEEE 和 ZigBee 联盟共同制定。 IEEE 工作组制定 ZigBee 协议的物理层（ PHY）和媒体访问控制层（ MAC 层）协议。 ZigBee 联盟成立用于 20xx 年，定义了 ZigBee 协议的网络层延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计） 5 （ NWK）、应用层（ APL）和安全服务规范。 协议栈结构如图 32。 应用层（含应用接口层） 用户 安全层 ZigBee 联盟 网络层 MAC 层 IEEE 物理层 图 32 ZigBee 协议栈结构 ZigBee 协议由物理层 (PHY)、介质访问控制子层 (MAC)、网络层 (NWK)，应用层(APL)及安全服务提供层 (SSP)五块内容组成。 其中 PHY 层和 MAC 层标准由 IEEE 标准定义， MAC 层之上的 NWK 层， APL 层及 SSP 层，由 ZigBee 联盟的 ZigBee标准定义。 APL 层由应用支持层 (APS)，应用框架 (AF)以 及 ZigBee 设备对象 (ZDO)及ZDO 管理平台组成。 PHY 层定义了无线射频应该具备的特征，提供了 、902MHz928MHz 和 2400MHz24835MHz 三种不同的频段，分别支持 20kbps、 40kbps和 250kbps 的传输速率， 1 个、 10 个以及 16 个不同的信道Ⅲ。 ZigBee 的传输距离与输出功率和环境参数有关，一般为 10～ 100 米之间。 PHY 层提供两种服务： PHY层数据服务和 PHY 层管理服务， PHY 层数据服务是通过无线信道发送和接收物理层协议数据单元 (PPDU)， PHY 层的特性是激活和关闭无线收发器、能量检测、链路质量指示、空闲信道评估、通过物理媒介接收和发送分组数据。 MAC 层使用 CSMACA 冲突避免机制对无线信道访问进行控制，负责物理相邻设延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计） 6 备问的可靠链接，支持关联 (Association)和退出关联 (Disassociation)以及 MAC层安全。 MAC 层提供两种服务： MAC 层数据服务和 MAC 层管理服务， MAC 层数据服务通过物理层数据服务发送和接收 MAC 层协议数据单元 (MPDU)。 MAC 层的主要功能是：进行信标管理、信道接入、保证时隙 (GTS)管理、帧确认应答帧 传送、连接和断开连接。 NWK 层提供网络节点地址分配，组网管理，消息路由，路径发现及维护等功能。 NWK 层主要是为了确保正确地操作 IEEE ． 20xxMAC 子层和为应用层提供服务接口。 NWK 层从概念上包括两个服务实体：数据服务实体和管理服务实体。 NWK层的责任主要包括加入和离开一个网络用到的机制、应用帧安全机制和他们的目的地路由帧机制， ZigBee 协调器的网络层还负责建立一个新的网络。 ZigBee 应用层包括应用支持子层 (APS 子层 )、应用框架 (AF)和 ZigBee 设备对象(ZDO)。 APS 子 层负责建立和维护绑定表，绑定表主要根据设备之间的服务和他们的需求使设备相互配对。 ZigBee 的应用框架 (AF)为各个用户自定义的应用对象提供了模板式的活动空间，并提供了键值对 (KVP)服务和报文 (MSG)服务供应用对象的数据传输使用。 一个设备允许最多 240 个用户自定义应用对象，分别指定在端点 l 至端点 240 上。 ZDO 可以看成是指配到端点 O 上的一个特殊的应用对象，被所有 ZigBee设备包含，是所有用户自定义的应用对象调用的一个功能集，包括网络角色管理，绑定管理，安全管理等。 ZDO 负责定义设备在网络中的角色 (例如是 ZigBee 协调器或者 ZigBee 终端设备 )、发现设备和决定他们提供哪种应用服务，发现或响应绑定请求，在网络设备之间建立可靠的关联。 安全服务提供者 SSP(Security Service Provider)向 NWK 层和 APS 层提供安全服务。 ZigBee 协议层与层之间是通过原语进行信息的交换和应答的。 大多数层都向上层提供数据和管理两种服务接口，数据 SAP(Service Access Point)和管理SAP(Service Access Point)。 数据服务接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务，管理服务接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。 ZigBee 网络基础 ZigBee 网络基础主要包括设备类型，拓扑结构和路由方式三方面的内容，延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计） 7 ZigBee 标准规定的网络节点分为协调器（ Coordinator）、路由器 (Router)和终端节点（ End Device）。 节点类型是网络层的概念，反映了网络的拓扑形式。 ZigBee 网络具有三种拓扑形式：星型拓扑、树型拓扑、网状拓扑。 工作模式 ZigBee 网络的工作模式可以分为信标 (Beacon)模式和非信标 (Nonbeacon)模式两种。 信标模式可以实现网络中所有设备的同步工作和同步休眠，以达到最大限度地节省功耗，而非信标模式只允许 ZE 进行周期性休眠，协调器和所有路由器设备长期处于工作状态。 在信标模式下，协调器负责以一定的间隔时间 (一般在 15ms4mins 之间 )向网络广播信标帧，两个信标帧发送间隔之间有 16 个相同的时槽，这些时槽分为网络休眠区和网络活动区两个部分，消息只能在网络活动区的各个时槽内发送。 非信标模式下， ZigBee 标准采用父节点为子节点缓存数据，终端节点主动向其父节点提取数据的机制，实现终端节点的 周期性 (周期可设置 )休眠。 网络中所有的父节点需要为自己的子节点缓存数据帧，所有子节点的大多数时间都处于休眠状态，周期性的醒来与父节点握手以确认自己仍处于网络中，并向父节点提取数据，其从休眠模式转入数据传输模式一般只需要 15ms。 ZigBee 无线组网及数据通信 ZigBee 通信协议采用分层结构 ,节点通过在不同层上的特定服务来完成所要执行的各种任务。 本系统采用 TI 提供的 ZigBee20xx 协议栈 ZStack,在 IEEE 标准物理层 (PHY)和媒体访问控制层 (MAC)基础 上增加了网络层、应用层和安全服务规范 ,是一种较好的无线传感网络组建方案。 ZigBee 设备类型按网络功能分为三种 :协调器、路由器、终端。 由于本系统采用星型网络拓扑结构 ,所以只存在协调器和终端两种设备。 本系统中主节点被初始化为网络协调器。 协调器包含所有的网络消息 , 存储容量最大、计算能力最强。 它的功能是发送网络信标、建立网络、管理网络节点、存储网络节点信息、收发信息。 从节点被初始化为无信标网络中的终端设备。 上电复位后 ,即开始搜索指定信道上的网络协调器 ,并发出连接请求。 建立连接成功后 ,数据从括从节点编号 ,CC2530的 I/O口编号以及此温度传感器的编号 ,后 2个字节为温度延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计） 8 采集数据。 主。