1、齐齐哈尔大学毕业设计(论文) 齐 齐 哈 尔 大 学毕业设计（论文）题 目 基于Zigbee的无线环境监测系统设计学 院 通信与电子工程学院 专业班级 物联网112班 学生姓名 王海超 指导教师 惠鹏飞 成 绩 2015年 6 月 15 日28摘 要随着各种现代化信息技术的迅猛发展和进步，以及人们生活水平的提高，人们越来越对自己所处的环境有了更高的要求。人们都想要自己的生活环境健康、舒适。近些年，特别是人类在信息技术上的快速发展，使得各种有线无线通信技术有了前所未有的突破，未来，随着各种无线技术的成熟和成本应用的下降，有线将慢慢离开技术舞台的中央。因此，本文为此而专门设计了基于Zigbee的无
2、线环境监测系统。为了以较小的成本，较高的安全性和可靠性，并且能够实时准确地监控家庭环境的参数，供PC决策以确保人们的居住环境的健康性，最大程度地减少人们因长时间在受污染的家居环境中而生病，本文利用ZigBee技术而开发设计出了这一智能家居中的子系统环境监测系统。其最大的优点在两个方面，一是无线，这样可以使地方占用小，方便安装，不会给家居环境增加视觉干扰；二是功耗低，其使用两节干电池即可工作半年以上。本论文以ZigBee无线传感网络技术为核心，与各种传感器技术相结合，设计出一套方便实用的家居环境监测系统，为家居中的管理中心（PC）提供准确无误的决策参数，是智能家居系统中不可缺少的子系统之一。其中
3、终端传感器节点可以选择温度、湿度、亮度、一氧化碳等传感器，并且可以根据需求增加或减少终端。故本文无线网络终端模块选用的是CC2430芯片为平台，以实现信息数据的接收与发送，此芯片内置8051内核的单片机内核，并有一定的内存空间，故只要加上些少许外围电路就可以实现功能，无需再加单片机。在数据接收端（即协调器节点）收到的数据处理并上传到PC以供其分析控制家居中智能电器调节各项环节参数，以此可以实现快速、实时并且方便的家居环境信息的监测功能。关键词：，无线传感器网络，环境监测，智能家居AbstractWith the rapid development and progress of a varie
4、ty of modern IT, and humans Standards of living improve, more and more people demand to live in a healthy and comfortable environment. In recent years, especially human beings in the rapid development of information technology, making a variety of wired and wireless communications technology has bee
5、n an unprecedented breakthrough. With a variety of wireless technologies mature and costs decline, the cable will slowly leave technology center. As a result, the wireless smart home system came into being, while the wireless home environment monitoring system discussed in this article is one of the
6、 subsystems.In order to have less cost, higher security and reliability, and ablity to monitor the home environment in real tme,to minimize people sick, this paper use the Zigbee wireless sensor network trchnolgy development and design Environment Monitoring System in this smart home. It has two big
7、gest advantages. First, the wireless can make the place occupied by small, easy to install, will not increase the visual interference to the home environment; Second, low power consumption: it can be used with more than six months by two dry batteriesIn this thesis, a ZigBee-based wireless sensor ne
8、twork technology for the core and the combination with a variety of sensor technology, designed a set of excellent home environment monitoring system for smart home management center to provide accurate decision-making parameters, smart home an integral subsystem of the system. Terminal sensor nodes
9、 can select the temperature, humidity, brightness, and carbon monoxide sensors, and can increase or decrease according to demand terminal. Due to the CC2480 chip does not have built-in microprocessor core, and few user use it as a ZigBee module. So terminal module of the wireless network choice of T
10、Is CC2430 chip as a platform to receive and send sensor collected data, the chip microcontroller core of the 8051 core and a certain amount of memory space, so adding a little more peripheral circuit can functionality without the need coupled with the microcontroller. Coordinate data receiver (node)
11、 receives the data processing and uploaded to the management center (PC) for analysis to adjust the link parameters to control smart appliances in the home, this can be achieved fast convenient, real-time, home environment monitoring function.Keywords： ZigBee，Wireless sensor networks, smart home, en
12、vironmental moni目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 概述11.2 环境监测系统国内外发展现状11.2.1有线环境监测系统特点11.2.2无线环境监测系统的特点21.3 本文研究的意义21.4本文的研究内容3第2章ZigBee技术的概述42.1 ZigBee技术的概念42.2 ZigBee技术的特点52.3 ZigBee网络设备组成和网络结构62.4 ZigBee的协议分析72.4.1 网络层（NWK）72.4.2 应用层（APP）82.5 本章小结10第3章 系统的总体设计113.1 系统结构113.2 系统功能定义123.3 系统监测参数介绍123.3.1
13、 温度123.3.2 湿度123.3.3一氧化碳气体133.3.4 亮度133.4 系统设计要求133.4.1硬件要求133.4.2软件要求143.5本章小结14第4章 系统的硬件设计164.1 ZigBee硬件选型164.2 节点硬件设计184.2.1协调器节点设计184,2,2终端节点设计194.3传感器的介绍204.3.1. 温度传感器（DS18B20）204.3.2. 光强度传感器（BH1750FIV）214.4 本章小结21第5章 标题22第6章 标题23结论24参考文献25附录126附录227致谢28第1章 绪论1.1 概述随着计算机软硬件技术、网络技术和工业综合自动化系统整合水平
14、的不断发展，对监控数据传输的实时性、数据接口的开放性以及数据链接的安全性的要求越来越高，有线控制网络的局限性也越来越突出，无线的优势也越来越明显。其中ZigBee短程无线网技术以其数据传输安全可靠、组网简易灵活、设备成本低、电池寿命长等优势，在工业控制领域中展现了深厚的发展潜力2。1.2 环境监测系统国内外发展现状随着经济的发展和我们生活质量的提高，智能家居的智能化要求也是愈来愈高，智能家居亦成了近几年来学者们的一个研究热点。现有的智能家居产品大部分是以有线网络做为家庭的内部网络，有线网络布线麻烦，终端节点数量多而需要数量庞大的电缆，而无线通讯技术能很好的解决以上问题。国际上的家庭智能化系统已经形成集中以有线为基础的标准，包括有：美国的XlO和CEBus、欧洲的EIB、日本的HBS等。目前，国内的这些智能家居系统还处于萌芽的阶段。近些年来，在各个大公司和媒体的大力宣传下，我国的家居环境监测行业开始起步，已经有一些前瞻性很强的公司在从事此类系统的开发。另外，国内亦有些电器厂家也在市场上推出了自主的智能家居系统，类似的系统在家居环境的监测中均可以实现各种功能。1.2.1有线环境监测系统特点虽然现在的各种有线技术亦能够对环境信息进行监测与处理，让各种监测设备之间进行连接通信。但当采用有线技术方案时，根据智能家居环境监测系统的特点，它存在一些缺点，如下面几项所示：(1)系统
