【正文】 haracteristics. ZigBee expansion application has a reference value Key words： environmental monitoring, intelligent buildings, wireless sensor works, ZigBee, CC2530 目 □□錄 本科畢業(yè)論文 ..................................................................................... 錯誤！未定義書簽。 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)無線傳感器節(jié)點采用低功耗微控制器 CC2530，節(jié)點采用 96X16液晶顯示， USB接口，電池供電，具有經(jīng)濟(jì)、高效、方便、快捷、可視性、并可重復(fù)使用。將 zigbee技術(shù)與智能家具結(jié)合有很好的應(yīng)用前景。有線傳感器系統(tǒng)需要大量的布線，安裝費用高的同時維護(hù)也很不方便，并且在一些建筑物中無法布線。 畢業(yè)設(shè)計（論文）作者簽名： 簽字日期： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)設(shè)計（論文）作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用論文的規(guī)定。同意學(xué)校保留并向有關(guān)管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展， zigbee漸漸走入人們的視野?；诖? 首 先，分析了智能家居的發(fā)展、以及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，結(jié)合智能樓宇的特點，討論了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居中應(yīng)用的優(yōu)越性。軟件方面 ，根據(jù) Zigbee 聯(lián)盟制定的標(biāo)準(zhǔn)，利用德州儀器 (TI)推出業(yè)界領(lǐng)先的 ZigBee協(xié)議棧 (ZStack)。 基于 zigbee的智能家居系統(tǒng)設(shè)計 ....................................................... 錯誤！未定義書簽。 ZStack簡介 ............................................................. 錯誤！未定義書簽。物聯(lián)網(wǎng)的存在使得即使在千里之外，仍然可以很容易的得到物品的信息。在國內(nèi)的智能家居物聯(lián)網(wǎng)的概念尚未提出之前，已經(jīng)將近十年，但智能家居行業(yè)的發(fā)展是非常曲折，規(guī)模仍然是有限的。在物聯(lián)網(wǎng)的概念還未提出之前，智能家居在國內(nèi)已經(jīng)有了近十年的歷史，但是智能家居行業(yè)的發(fā)展十分曲折，規(guī)模仍然有限。隨著環(huán)境監(jiān)測功能的增多，所需的傳感器也越來越多。 智能家居概念的起源很早，但一直未有具體的建筑案例出現(xiàn)，直到 1984 年美國聯(lián)合科技公司（ United Techno1ogies Building System）將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州（ Conicut)哈特佛市（ Hartford）的CityPlaceBuilding 時，才出現(xiàn)了首棟的 “智能型建筑 ”，從此也揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕 又稱智能住宅，在國外常用 Smart Home 表示。它的系統(tǒng)功能包括三表抄送功能、安防報 警功能、可視對講功能、監(jiān)控中心功能、家電控制功能、有線電視接入、電話接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網(wǎng)接入和統(tǒng)軟件配置等。而國家政府機(jī)構(gòu)及各大信息家電生產(chǎn)廠商不失時機(jī)地開展了中國智能家庭網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化制定工作，為中國智能家居的發(fā)展提供了一個開放的標(biāo)準(zhǔn)化平臺，指明了智能家居研究領(lǐng)域正確的發(fā)展方向。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的，具有無線通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點構(gòu)成的自組織分布網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并具有控制、監(jiān)視、計算等功能。除海戰(zhàn)以外，美國還相應(yīng)為空軍開發(fā)了空中預(yù)警及控制系統(tǒng)。 Zigbee 技術(shù)由于具有低能量消耗、低成本、低速率傳輸、構(gòu)建多種網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點，被很多公司重視。 2020 年，將一項無線傳感器網(wǎng)絡(luò)項目 (面上傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布自治系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及協(xié)調(diào)控制理論 )列為重點研究項目， 2020 年，將網(wǎng)絡(luò)傳感器中的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)列入計劃。 2020 年初發(fā)布的《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》為信息 技術(shù)定義了 3 個前沿方向，其中 2 個與 WSN 的研究直接相關(guān)，即智能感知技術(shù)和自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 Zigbee是基于 。主要適合用于自動控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。目前該技術(shù)已吸引了上百家芯片公司、軟件開發(fā)商、系統(tǒng)集成商等公司等的加盟，而且，這個技術(shù)聯(lián)盟還在不斷地發(fā)展壯大 目前國內(nèi)智能家居控制仍多采用傳統(tǒng)控制方式，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)一般是通過有線的方式來組建的，功能需求越多安裝越復(fù)雜，它具有以下幾個弊端： ，安裝空間大 ，浪費材料 ，擴(kuò)展性差 ，損耗能量 ，且影響美觀 隨著 Zigbee 無線通訊技術(shù)的發(fā)展，智能家居行業(yè)能夠沖破這 種 “有線 ”的束縛，使民眾有望體驗安裝簡單、調(diào)試維護(hù)方便、價格合適的無線智能家居帶來的輕松、便捷的生活。 新一代的無線智能家居網(wǎng)絡(luò)，將以無需布線和使用相對自由，建立起人們對無線家居設(shè) 備的全新體驗和享受。自動組網(wǎng)、自主修復(fù)的能力。 （ 5）安裝簡易；無需復(fù)雜的布線，用一種簡易的方式實現(xiàn)家庭設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn) “物與物 ”、 “人與物 ”之間的信息交互，進(jìn)而輕松實現(xiàn)家庭設(shè) 備控制智能化。 應(yīng)用在智能家居系統(tǒng)當(dāng)中。 第二章 zigbee技術(shù)介紹 短距離無線通信技術(shù)對比 zigbee 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 為了實現(xiàn)工業(yè)、家庭和樓宇的自動化控制，將人類從有線的環(huán)境中解放出來，以取代線纜為目標(biāo)，用于無線個人區(qū)域網(wǎng)（ WPAN， Wireless Personal Area Network）范圍的短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)得到了迅速的發(fā)展，典型技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有藍(lán)牙（ Bluetooth）、 ZigBee、無線 USB（ WirelessUSB）、無線局域網(wǎng) WiFi（ IEEE ）等。 如今無線傳輸技術(shù)已日漸成熟，各種無線技術(shù)的特點都各有千秋，因此用戶可以根據(jù)不同的要求來選擇最適合的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。其傳輸頻段為全球公眾通用的 頻段，提供 1Mbps 的傳輸速率和 10m的傳輸距離。 WiFi 技術(shù) (Wireless Fidelity)即無線保真技術(shù)是另一種目前流行的技術(shù)。目前最新的交換機(jī)能把 WiFi 無線 網(wǎng)絡(luò)從接近 100 米的通信距離擴(kuò)大到約 。其傳輸具備小角度 (30度錐角以內(nèi) )，短距離，直線數(shù)據(jù)傳輸，保密性強(qiáng)，傳輸速率較高的特點，適于傳輸大容量的文件和多媒體數(shù)據(jù)。 2． Zigbee 紫蜂 (ZigBee)技術(shù)，新一代的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將采用 802． 15． 4(Zig． Bee)協(xié)議。相比較，藍(lán)牙需要 10s， Wi—Fi則需要 3s。ZigBee 設(shè)備可以在標(biāo)準(zhǔn)電池供電的條件下，而不需要任何重?fù)Q電池或充電操作(低成本、易安裝 )。 ZigBee 技術(shù)抗干擾特性分析 在人們享受方便快捷的時候，這些技術(shù)的電磁兼容問題日益凸現(xiàn)。對于同頻干擾的抵御能力是極為重要的，因為它直接影響到設(shè)備的性能。 空閑信道評估（ CCA， Clear Channel Assessment） IEEE 物理層在碰撞避免機(jī)制（ CSMACA）中提供 CCA的能力， 即如 果信道被其他設(shè)備占用，允許傳輸退出而不必考慮采用的通信協(xié)議。 小結(jié) 由上述分析可知 Zigbee技術(shù)的出現(xiàn)仿佛是天生為無線智能家居準(zhǔn)備的。較低成本味著較低的設(shè)備費用、安裝費用和維護(hù)費用。一個 ZigBee網(wǎng)絡(luò)只允許有一個 ZigBee協(xié)調(diào)器。 ZigBee 終端設(shè)備可以執(zhí)行它的相關(guān)功能，并使用 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)到達(dá)其它需要與其通信的設(shè)備，它的存儲器容量要求最少，其可以實驗 ZigBee低功耗設(shè)計。 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了消息的傳播是如何從一個節(jié)點路由傳輸?shù)狡渌噜徆?jié)點的。分層的結(jié)構(gòu)脈絡(luò)清晰、一目了然，給設(shè)計和調(diào)試帶來極大的方便。 ZigBee協(xié)議棧的大多數(shù)層有兩個接口：數(shù)據(jù)實體接口和管理實體接口。物理層管理服務(wù)維護(hù)一個由物理層相關(guān)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)庫，物理層數(shù)據(jù)服務(wù)從無線物理信道上收發(fā)數(shù)據(jù)。 表 21 zigbee工作頻段 圖 25信道 一個 據(jù) ISM頻段、可用性、擁擠狀況和數(shù)據(jù)速率在 27個信道中選擇一個工作信道，如圖 。例如： 868/915MHz 頻段物理層的低速率換取了較好的靈敏度和較大的覆蓋面積，從而減少了覆蓋給定物理區(qū)域所需的節(jié)點數(shù)。 圖 26 MAC層協(xié)議 MAC 層主要負(fù)責(zé)以下幾項功能： 1) 生成并發(fā)送信標(biāo)幀（如果該設(shè)備是一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器）； 2) 將設(shè)備與信標(biāo)同步； 3) 使用 CSMACA 機(jī)制訪問信道； 4) 管理時槽保障信道訪問； 5) 為兩個不同設(shè)備中對等的 MAC 實體提供可靠連接； 6) 支持 PAN 網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)和取消關(guān)聯(lián)操作； 7) 提供安全支持， MAC 有自己的安全進(jìn)程，但使用的安全級別是由上層協(xié)議規(guī)定的。 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器在網(wǎng)絡(luò)層中為網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備分配 16 位地址，如果一個新加入的節(jié)點需要一個 MAC 地址，網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器也在網(wǎng)絡(luò)層為之分配，并保證網(wǎng)絡(luò)地址與分配給設(shè)備的 16位 的 MAC 地址相同。 APS 為網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層提供接口，如下圖 所示，和其他各層類似， APS 也支持?jǐn)?shù)據(jù)和管理兩種服務(wù)類型。 第三章 硬件設(shè)計 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 本設(shè)