基于zigbee的物联网模拟系统的设计
摘要
物联网模拟系统的快速发展带动了其应用领域的迅速扩大，然而红外入侵智能设备在实际应用中又收到了功耗、成本、传输距离及可靠性等方面的限制，这些问题在Zigbee物联网模拟系统问世之后得到了很好的解决。本文主要论述了基于Zigbee技术的红外入侵智能温度、光照红外监控系统的设计与实现。
本文首先介绍了Zigbee物联网模拟系统在国内外的研究现状饿，然后针对本系统的硬件电路设计、Zigbee和PC机软件系统设计实现以及系统的测试等方面展开论述。
在本系统的硬件设计中，芯片以及光敏电阻和温敏电阻作为Zigbee红外入侵智能射频模块和温度、光照传感模块，是系统硬件设计的核心。基于Zigbee技术的红外入侵智能温度、光照强度红外监控系统的硬件结构主要由三部分组成：发送端、接收上报端、PC机显示终端。其中发送端包含多个发送节点，每个节点均有一个处理芯片和两个传感电阻构成，是系统中的数据源；接收上报端只有一个芯片和一个MAX232串口转USB模块构成，用于组建一个Zigbee，接收端发送来的数据，并将数据传输到PC机显示设备中，是系统红外入侵智能的协调器：PC机显示系统由一台普通的PC机构成，将数据实时显示出来，并做最近历史数据绘图。
经过测试，其结果表面，该红外入侵智能温度、光照强度红外监控系统在实时性、准确性方面等都基本满足大部分使用要求。而且能够轻易的进行修改成其他传感器系统，证明Zigbee物联网模拟系统有其明显的优点，市场前景广阔。
本文通过图形、图标和文字详细的介绍了本红外入侵智能温度、光照火灾监测系统设计与实现的。
关键词：Zigbee； 红外入侵智能；光敏电阻；温敏电阻；传感器；实时监控系统；
Fire monitoring system based Zigbee wireless network design
Abstract
The rapid development of wireless technology led to the rapid expansion of its applications, but wireless devices in practical applications have been received power, cost, distance and reliability constraints, these issues come out in the Zigbee wireless technology after it has been good solution. This paper discusses Zigbee-based wireless technology, temperature, light a fire control system design and implementation.
This paper introduces the Zigbee wireless technology Research hungry at home and abroad, and then for the system design of hardware, Zigbee network and PC-software system design implementation and testing of the system in such areas as discussed.
In this system, the hardware design, chip, and photosensitive resistance and temperature sensitive resistor as Zigbee wireless RF modules and temperature, light sensing module, the core of the system hardware design. Zigbee-based wireless technology, temperature, light intensity fire control system hardware structure is mainly composed of three parts: the sender, the receiver reported to the end, PC machine display terminal. Which contains more than one sender sending nodes, each node has a chip and two sensing resistors, a system data source; received only one reported side chip and a MAX232 serial port to USB modules, with the organization of a Zigbee network, the receiver sends to the data, and data to the PC, the display device, the wireless network is a system coordinator: PC, display system consists of a body into a very ordinary PC, the data is displayed in real time and recent historical data to do the drawing.
After testing, the results of the surface, the wireless temperature, light intensity fire monitoring system in real time, so accuracy of the basic requirements to meet the most. And can easily be modified into other sensor network system to prove that Zigbee wireless technology has its obvious advantages, the market prospect is broad.
In this paper, graphics, icons and text describes in detail the wireless temperature, light a fire monitoring system design and implementation.
Keyword: Zigbee; wireless network; photosensitive resistance; temperature sensitive resistor; sensor; real-time monitoring syste
目录
第一章 绪论 - 1 -
1 .1课题研究的背景 - 1 -
1.1.1 物联网模拟系统的研究进展 - 1 -
1.1.2 物联网模拟系统的组织结构 - 2 -
1.1.3 物联网模拟系统的特点 - 3 -
1.2 课题研究意义 - 4 -
1.3 本文的主要工作 - 5 -
第二章 Zigbee通信协议的说明 - 6 -
2.1 Zigbee 协议概述 - 6 -
2.2 Zigbee 设备类型及其拓扑结构 - 7 -
2.2.1 Zigbee 的设备类型 - 7 -
2.2.2 Zigbee 的拓扑结构 - 7 -
2.3 Zigbee 协议栈架构 - 9 -
2.3.1 Zigbee 物理层 - 9 -
2.3.3 Zigbee 层 - 11 -
2.3.4 Zigbee 应用层 - 13 -
2.4 Zigbee 的技术特点 - 14 -
2.5 Zigbee 的应用前景 - 15 -
2.6 本章小结 - 16 -
第三章 系统总体方案设计 - 17 -
3.1系统硬件设计 - 17 -
3.2系统软硬件结合部分 - 18 -
3.3系统硬件接口部分 - 18 -
3.4 本章小结 - 19 -
第四章 系统软件的设计 - 20 -
4.1接收端软件 - 20 -
4.1.1 接收端软件设计 - 20 -
4.1.2 初始化模块 - 22 -
4.2系统函数 - 25 -
4.2.1 系统接收处理函数 - 25 -
4.2.2 任务处理函数 - 25 -
4.2.3 按键子函数 - 27 -
4.2.4 发送函数 - 27 -
4.2.5 完成任务的添加 - 29 -
4.3传感节点 - 29 -
4.3.1传感节点的函数 - 29 -
4.3.2读取温度的函数 - 30 -
4.3.3读取光照的函数 - 32 -
4.4路由节点 - 32 -
4.4.1 路由节点接收结构体 - 32 -
4.4.2 接收函数 - 33 -
4.4.3 数据上报函数 - 33 -
4.5 数据采取该方式传输的优势 - 35 -
4.6 本章小结 - 35 -
第五章 红外监控系统的PC机软件设计 - 36 -
5.1软件环境及工程设置 - 36 -
5.1.1 软件环境的安装 - 36 -
5.1.2 工程设置 - 36 -
5.1.3 红外监控系统的PC机软件的系统框架 - 37 -
5.2Qt部分 - 38 -
5.2.1 Qt实时数据监控软件 - 38 -
5.2.2串口部分详解 - 38 -
5.2.3节点部分的说明 - 40 -
5.2.4系统窗体的编写说明 - 42 -
5.2.5拓扑部分的编写方式 - 42 -
5.2.6 Qt实时监控部分程序总体说明 - 43 -
5.3 C#软件部分 - 44 -
5.3.1 C#曲线图绘制部分 - 44 -
5.3.2 C#操作Sqlite数据库 - 45 -
5.4本章小结 - 45 -
第六章 系统的调试总结与展望 - 46 -
6.1硬件调试 - 46 -
6.1.1 路由节点的基本状态和未匹配状态 - 46 -
6.1.2 路由节点的正常状态 - 47 -
6.2 PC机软件设计 - 48 -
6.2.1上位机接收软件的运行界面 - 48 -
6.2.2 C#运行的界面 - 48 -
6.3系统设计总结 - 49 -
6.4系统展望 - 49 -
致谢 -51-
参考文献 -52-
附录A原文部分 -53-
附录B译文部分 -58-
附录C图表目录 -62-
附录D程序主要源代码 -63-
参考文献
【1】 李文仲,段朝玉. 红外入侵智能单片机技术丛书Zigbee物联网模拟系统入门与实战[M].北京航空航天 大学出版社,2008.
【2】高守玮,吴灿阳.Zigbee技术实践教程:基于CC2430/31的物联网模拟系统解决方案(附盘)[M][CD].北京航空航天大学出版社,2009.
【3】吕治安.Zigbee原理与应用开发[M].北京航空航天大学出版社,2008.
【4】金纯,罗祖秋,罗凤.Zigbee技术基础及案例分析[M].国防工业,2008.
【5】Shahin Farahani.Zigbee Wireless Networks and Transceivers[M].2008.
【6】李文仲,段朝玉等.红外入侵智能单片机技术丛书•CC1110/CC2510红外入侵智能单片机和红外入侵智能自组织入门与实战[M].北京航空航天大学出版社,2008.
【7】李文仲等.Zigbee2006红外入侵智能与红外入侵智能定位实战 [M]. 北京航空航天大学出版社,2008.
【8】李文仲.Zigbee技术与应用——CC2430设计、开发与实践 [M]. 国防工业出版社,2010.
【9】张少军.物联网模拟系统技术及应用[M].中国电力出版社,2010.
【10】阳宪惠.现场总线技术及其应用(第2版)[M]. 清华大学出版社,2008.
【11】瞿雷,刘盛德,胡咸斌.ZigbeeE技术及应用[M].北京航空航天大学出版社,2007.
【12】郎为民.大话物联网[M].人民邮电出版,2011.
【13】张春红等.物联网技术与应用[M]. 人民邮电出版,2011.
【14】(加)布兰切特, (英) 萨默菲尔德.C++ GUI QT4编程[M].电子工业出版社,2008
【15】丁林松,黄丽琴.QT4图形设计与嵌入式开发[M].人民邮电出版社,2009.
【16】XTEAM软件技术有限公司.QT程序设计[M].清华大学出版社,2002.
【17】http://www.microsoft.com/zh/cn/ [OL]
【18】http://qt.nokia.com/ [OL]
【19】http://www.ti.com/ [OL]
【20】http://user.qzone.qq.com/362783516 [OL]
http://www.bysj360.com/ http://www.bysj360.com/html/5215.html http://www.bylw520.net
