摘 要

近年来，随着社会发展和生活水平的普遍提高，人们对家居生活中的居住环境要求也越来越高，智能家居也应运而生。简单来说，所谓智能家居，即区别于一般家居系统，利用物联网技术将电气设备“智能化”，构建高效、低耗的住宅设施和家居事务管理系统，旨在提升家居生活的安全、便利、舒适及艺术性，并实现绿色环保节能。

本文着重介绍应用于智能家居设计中的ZigBee技术，先从其发展背景和研究现状入手。然后从总体系统设计层面研究ZigBee系统的结构和ZigBee协议的运行过程，把握整体系统设计思路及走向。根据设计系统要求选择合适的传感器拓扑结构并搭建无线传感网络，紧接着从系统设计的硬件和软件方面，包括ZigBee硬件电路设计、无线温湿度传感器网络的构建、ZigBee无线协议实现、温湿度实时监控与结果分析，实现了在ZigBee系统中的温湿度数据采集、数据发送、数据存储和数据传输等功能，完成了ZigBee系统近距离、低功耗、低速率、低成本的无线通讯设计。

关键词：WSN ZigBee技术 数据采集 无线通讯

Abstract

In recent years, with the development of society and the general improvement of living standards, people have increasingly high requirements on living environment in their home life. In simple terms, the so-called smart home, that is different from the general household system, using the Internet of things technology will be smart electric equipment, construction of high efficiency, low consumption of residential facilities and household affairs management system, promoting the household life safety, convenience, comfort and artistry, and implement the green environmental protection and energy saving.

This article mainly introduces ZigBee technology ,which has been applied in intelligent home design, starting from its development background and research status. Then, the structure of ZigBee system and the operation process of ZigBee protocol are studied from the overall system design level, and the overall system design idea and direction are grasped. In accordance with the requirements of design system to choose the appropriate sensor and build a wireless sensor network topology structure, and then from the aspects of system design of hardware and software, including ZigBee hardware circuit design, the construction of a wireless temperature and humidity sensor network, ZigBee wireless protocol implementation, temperature and humidity real-time monitoring and analysis of the results achieved in ZigBee system of temperature and humidity data acquisition, data communication, data storage and data transmission, and other functions, completed the ZigBee system at close range, low power consumption, low cost, low rate of wireless communication design.

Key words: WSN ZigBee technology data acquisition wireless communication

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 论文的研究内容 3

第二章 系统整体方案设计 4

2.1 系统总体方案设计 4

2.1.1 WSN结构的比较和选择 5

2.1.2 ZIGBEE网络节点设计 7

2.2 ZIGBEE协议栈 8

第三章 硬件选型及电路设计 11

3.1 主要器件选型 11

3.2 硬件总体设计 12

3.2.1 电源电路的设计 12

3.2.2 无线传感器模块 14

3.2.3 ZIGBEE模块的设计 15

第四章 软件设计 18

4.1 软件总体设计 18

4.2 软件设计流程图 19

4.3 开发环境 20

4.4 软件实现 23

4.4.1 协调器节点设计 25

4.4.2 终端节点设计 26

第五章 系统调试与结果分析 27

结论 29

参考文献 30

致谢 31

附录 32

绪论

研究背景

无线通讯一直以来都是社会发展中不可或缺的一部分，几个世纪以来，无线通讯的发展和改进一直都不曾停下脚步。在无线通讯领域中，常用的传输方式及技术可以分为以下两种：“近距离无线通信技术”和“远距离无线传输技术”。近年来，随着科技与生活关系的日益密切，这些通讯技术我们也不再陌生，在短（近）距离无线通信技术方面，应用极其前景广阔且具有较好发展空间的无线通信协议有：ZigBee协议、蓝牙协议（Bluetooth）、宽带通信（Wi-Fi）、和近场通信(NFC）等。^[1]

而在这些通信技术中，ZigBee技术以其高效低耗、低复杂度、自组织等优点，在近些年的各种场合应用中都发挥了极其重大的作用。于自动控制和远程控制领域而言，ZigBee系统可以嵌入各种设备，如各类传感器件，以实现各位无线传感网络节点间的自适应组网通信。