基于Zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)研究開題報告

畢業(yè)設(shè)計（論文）選題申請表基本狀況學(xué)生姓名學(xué)號200812110130專業(yè)計算機科學(xué)與技術(shù)年級2008題目基于Zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)探討選題來源指導(dǎo)老師舉薦eq\o\ac(□,√)學(xué)生自擬□其它□選擇本題目緣由本課題屬于嵌入式設(shè)計與開發(fā)類題目，符合自己的愛好。課題主要要求設(shè)計并運用Zigbee技術(shù)完成日常生活中運用無線傳輸?shù)脑O(shè)備。Zigbee作為新型的通信技術(shù)，其本身具有的特性使得Zigbee技術(shù)必將在到來的物聯(lián)網(wǎng)時代有很大的作為。所以在這個時候探討Zigbee技術(shù)是很有必要的，由于水平有限，本課題的任務(wù)主要是在充分了解Zigbee協(xié)議棧各層功能的基礎(chǔ)上，運用cc2430芯片，完成日常生活中的無線運用場所運用Zigbee的設(shè)計，供應(yīng)一套開發(fā)流程，能夠更快更平安的將Zigbee技術(shù)真正應(yīng)用到實際的生活中去。程序開發(fā)上主要是c語言，運用Ti公司開發(fā)的Zigbee2006協(xié)議棧開發(fā)應(yīng)用層程序。硬件方面運用Ti公司的cc2430芯片，搭配下載調(diào)試器等。指導(dǎo)老師看法指導(dǎo)老師簽字:年月日院部意見院長簽字：年月日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目基于Zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)探討要求 1.駕馭Zigbee2006協(xié)議棧，設(shè)計一個Zigbee模擬運用裝置；2.實現(xiàn)Zigbee的主要功能，模塊運用便利，好用性強；3.本裝置硬件部分采納Ti公司cc2430芯片，軟件平臺選用IAR集成開發(fā)環(huán)境技術(shù)進(jìn)行設(shè)計；4.論文字?jǐn)?shù)5000字以上；5.論文由電子文本和打印件構(gòu)成,統(tǒng)一用A4紙打?。?.完整的論文構(gòu)成要件:封面、摘要頁、書目、正文、致謝、參考文獻(xiàn)（20篇以上，包含英文文獻(xiàn)）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)1.本畢業(yè)設(shè)計通過閱讀Zigbee2006協(xié)議棧，選擇適當(dāng)?shù)挠布K與軟件平臺實現(xiàn)一套運用Zigbee的模擬裝置；2.要求論文條理清晰，內(nèi)容規(guī)范，設(shè)計合理，依據(jù)棗莊學(xué)院本科生畢業(yè)論文模板要求的規(guī)范仔細(xì)撰寫；3.畢業(yè)設(shè)計要有自己的思想，不得抄襲他人的成果，要有創(chuàng)新點，有好用的價值；4.資料要求詳實，有相應(yīng)的參考文獻(xiàn)，假如有引用別人的地方，要注明。工作支配2011年11月1日-202011年12月202012年2月202012年4月1日-2012年5月1日-下達(dá)日期：2011年11月15日完成日期：2012年5月20日學(xué)生：（簽名）年月日指導(dǎo)老師：（簽名）年月日院長：（簽名）年月日

信息科學(xué)與工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目：基于Zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)探討姓名：學(xué)號：200812110130年級：2008專業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)老師：單承剛職稱：講師棗莊學(xué)院信息科學(xué)與工程學(xué)院制2011年12月

說明一、開題報告前的打算畢業(yè)設(shè)計（論文）題目確定后，學(xué)生應(yīng)盡快征求導(dǎo)師看法，探討題意與整個畢業(yè)設(shè)計（論文）（或設(shè)計）的工作支配，然后依據(jù)課題要求查閱、收集有關(guān)資料并編寫探討提綱，主要由以下幾個部分構(gòu)成：1．探討（或設(shè)計）的目的與意義。應(yīng)說明此項探討（或設(shè)計）在生產(chǎn)實踐上或?qū)δ承┘夹g(shù)進(jìn)行改革帶來的經(jīng)濟(jì)與社會效益。有的課題過去曾進(jìn)行過，但缺乏探討，現(xiàn)在可以在理論上做些探討，說明其對科學(xué)發(fā)展的意義。2．國內(nèi)外同類探討（或同類設(shè)計）的概況綜述。在廣泛查閱有關(guān)文獻(xiàn)后，對該類課題探討（或設(shè)計）已取得的成就與尚存在的問題進(jìn)行簡要綜述，只對本人所擔(dān)當(dāng)?shù)恼n題或設(shè)計部分的已有成果與存在問題有條理地進(jìn)行闡述，并提出自己對一些問題的看法。引用內(nèi)容要有標(biāo)注。3．課題探討（或設(shè)計）的內(nèi)容。要詳細(xì)寫出將在哪些方面開展探討，要重點突出。探討的主要內(nèi)容應(yīng)是物所能與、力所能與、能按時完成的，并要考慮與其它同學(xué)的互助、合作。4．探討（或設(shè)計）方法。科學(xué)的探討方法或切合實際的具有新意的設(shè)計方法，是獲得高質(zhì)量探討成果或高水平設(shè)計成就的關(guān)鍵。因此，在起先實踐前，學(xué)生必需熟識探討（或設(shè)計）方法，以避開蠻干造成返工，或得不到成果，甚至于寫不出畢業(yè)設(shè)計（論文）或完不成設(shè)計任務(wù)。5．實施支配。要在探討提綱中按探討（或設(shè)計）內(nèi)容落實詳細(xì)時間與地點，有支配地進(jìn)行工作。二、開題報告1．開題報告可在導(dǎo)師所在教研室或系內(nèi)實行，須適當(dāng)請有關(guān)不少于3位老師參與，導(dǎo)師與全部同導(dǎo)師的同學(xué)必需參與。2．本表（頁面：A4）在開題報告通過論證后填寫，一式三份，本人、導(dǎo)師、所在系（要原件）各一份。三、留意事項1．開題報告的撰寫完成，意味著畢業(yè)設(shè)計（論文）工作已經(jīng)起先，學(xué)生已對整個畢業(yè)設(shè)計（論文）工作有了周密的思索，是完成畢業(yè)設(shè)計（論文）關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。在開題報告的編寫中指導(dǎo)老師只可提示，不行包辦代替。2．無開題報告者不準(zhǔn)申請答辯。選題依據(jù)（擬開展探討項目的探討目的、意義）1.背景：過去若干年以來，通信技術(shù)快速發(fā)展，短距離無線通信技術(shù)已經(jīng)成為通信技術(shù)中的一大熱點。各種網(wǎng)絡(luò)終端的出現(xiàn)、工業(yè)限制的自動化和家庭的智能化等迫切須要一種具備低成本、低距離、低功耗和組網(wǎng)實力強等優(yōu)點的無線互連標(biāo)準(zhǔn)。隨著各種便攜式個人通信設(shè)備與家用電器設(shè)備的增加，人們享受蜂窩移動通信系統(tǒng)帶來的便利的同時，對短距離的無線與移動通信又提出了新的需求，使得短距離無線通信異軍突起，包括無線局域網(wǎng)(WLAN)、藍(lán)牙(BlueTooth)技術(shù)、無線保真(WiFi)、超寬帶(UwB)以與Zigbee技術(shù)等各種熱點技術(shù)相繼出現(xiàn)，均呈現(xiàn)出各自巨大的應(yīng)用潛力。其中，低速率、低功耗、低成本的Zigbee技術(shù)作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要支撐技術(shù)獲得廣泛的關(guān)注。Zigbee作為一種新興的短距離無線通信技術(shù)，正有力地推動著低速率無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)LR.WPAN(Low-RateWirelessPersonalAreaNetwork)的發(fā)展，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)限制、家庭自動化、醫(yī)療護(hù)理、智能農(nóng)業(yè)、消費類電子和遠(yuǎn)程限制等領(lǐng)域，將擁有廣袤的應(yīng)用前景。預(yù)料隨著Zigbee技術(shù)以與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，低速率應(yīng)用將日益廣泛，在我們的生活中扮演越來越重要的角色。Zigbee的提出彌補了短距離無線通信技術(shù)應(yīng)用探討的空白，現(xiàn)在該技術(shù)已經(jīng)成為探討的新熱點，在不久的將來，基于Zigbee技術(shù)的產(chǎn)品將會形成一個新的浪潮，勢不行擋地席卷全球，而它的發(fā)展前景將同計算機、互聯(lián)網(wǎng)一樣融入人們生活的每一個角落，給人們的生活帶來便利和快捷。探討Zigbee組網(wǎng)技術(shù)，可為下一步應(yīng)用打下良好理論基礎(chǔ)，便利進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。本文將結(jié)合當(dāng)今的發(fā)展趨勢和Zigbee的技術(shù)特點，利用Zigbee技術(shù)實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模擬裝置。2.目的：主要對Zigbee的自組網(wǎng)功能進(jìn)行分析探討，且設(shè)計出一套模擬裝置。本模擬裝置從實際動身，選擇Ti公司的cc2430芯片，利用IAREmbeddedWorkbench開發(fā)工具對一個完整的Zigbee網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)過程進(jìn)行試驗，然后在無線傳感網(wǎng)Zigbee套件上實現(xiàn)了一個網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通信試驗。此模擬裝置充分的展示了Zigbee的功能特性，使開發(fā)者能快速的駕馭Zigbee的技術(shù)要領(lǐng)，給須要運用Zigbee的項目供應(yīng)借鑒。同時具有移植便利，略微加以修改即可應(yīng)用在實際的項目中。3、意義：隨著社會的發(fā)展，人們對通信技術(shù)的要求日益提高，無線通信技術(shù)在其中扮演著越來越重要的角色。Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于工業(yè)限制、汽車限制。農(nóng)業(yè)限制、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、家庭智能限制、消費類電子設(shè)備的遙控裝置以與PC外設(shè)的無線連接等領(lǐng)域。Zigbee網(wǎng)絡(luò)具有低成本、低功耗、低速率、近距離、短時延、高容量、高平安與免執(zhí)照頻段等特點。在短距離、低功耗且傳輸速率要求不高的各種電子設(shè)備之間，完成周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反映時間數(shù)據(jù)的傳輸，比較適合采納Zigbee網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)。Zigbee作為一種如此有生命力的短距離通信技術(shù)，依據(jù)Zigbee聯(lián)盟所定義的標(biāo)準(zhǔn)，假如能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)議庫的封裝與模塊化，使得協(xié)議在不同的硬件平臺間，不同的應(yīng)用系統(tǒng)間的能夠便捷移植，尤其是能實現(xiàn)基于ARM微限制器的Zigbee組網(wǎng)技術(shù)，是一件特別有意義的事情，這將給我們解決Zigbee實際反應(yīng)中的問題帶來更大的自由度和選擇性。目前大多數(shù)用戶只能借鑒于Zigbee廠商供應(yīng)的開發(fā)平臺進(jìn)行應(yīng)用層程序的開發(fā)，但是運用廠商供應(yīng)的開發(fā)平臺和開發(fā)工具，用戶再選芯片型等方面會受到很大限制，極大的束縛了Zigbee產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。所以搭建一個可以很快就應(yīng)用于商業(yè)用途的Zigbee運用模型就顯得特別重要，本課題正是在此思想上設(shè)計了一套特別好用的模擬裝置，實現(xiàn)了Zigbee的重要的功能特性。無論從Zigbee的理論上，還是從實際的應(yīng)用中都很有價值。二、文獻(xiàn)綜述內(nèi)容（在充分收集探討主題相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，分析國內(nèi)外探討現(xiàn)狀，提出問題，找到探討主題的切入點，附主要參考文獻(xiàn)）國內(nèi)外探討狀況：為了推動Zigbee技術(shù)的發(fā)展，Chipcon（已被TI收購）與Ember、Freescale、Honeywell、Mistubishi、Motorola、Philips和Samsung等公司共同成立了Zigbee聯(lián)盟（ZigbeeAlliance），目前該聯(lián)盟已經(jīng)包含130多家會員。該聯(lián)盟主席RobertF.Haile曾于2004年11月親自造訪中國，以免專利費的方式吸引中國本地企業(yè)加入。據(jù)市場探討機構(gòu)預(yù)料，低功耗、低成本的Zigbee技術(shù)將在將來兩年內(nèi)得到快速增長，2005年全球Zigbee器件的出貨量將達(dá)到100萬個，2006年底將超過8000萬個，2008年將超過1.5億個。這一預(yù)言正在從Zigbee聯(lián)盟與其成員近期的一系列活動和進(jìn)展中得到驗證。在標(biāo)準(zhǔn)林立的短距離無線通信領(lǐng)域，Zigbee的快速發(fā)展可以說是有些令人始料不與的，從2004年底標(biāo)精確立，到2005年底相關(guān)芯片與終端設(shè)備總共賣出1500億美元，應(yīng)當(dāng)說比被業(yè)界“炒”了多年的藍(lán)牙、Wi-Fi進(jìn)展都要快。

Zigbee技術(shù)在Zigbee聯(lián)盟和IEEE802.15.4的推動下，結(jié)合其他無線技術(shù)，可以實現(xiàn)無所不在的網(wǎng)絡(luò)。它不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、環(huán)境、醫(yī)療等傳統(tǒng)領(lǐng)域有具有巨大的運用價值，在將來其應(yīng)用可以涉與到人類日常生活和社會生產(chǎn)活動的全部領(lǐng)域。由于各方面的制約，Zigbee技術(shù)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還有待時日，但已經(jīng)展示出了非凡的應(yīng)用價值，信任隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推動，肯定會得到更大的應(yīng)用。但是，我們還應(yīng)當(dāng)清晰的相識到，基于Zigbee技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)才剛剛起先發(fā)展，它的技術(shù)、應(yīng)用都還遠(yuǎn)談不上成熟，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)當(dāng)抓住商機，加大投入力度，推動整個行業(yè)的發(fā)展。國內(nèi)許多的有關(guān)Zigbee的探討還只是停留在理論階段，真正運用Zigbee技術(shù)做出適合市場須要的產(chǎn)品的項目很少。所以創(chuàng)建一個能快速展示Zigbee功能的模擬裝置，就特別的有必要。該模擬裝置不僅很全面的展示了Zigbee的功能，而且供應(yīng)了一套運用Zigbee方法，某些項目甚至可以干脆運用此裝置。Zigbee協(xié)議棧本身的困難性可能會使得某些項目望而卻步，轉(zhuǎn)而運用其它的無線技術(shù)，通過此裝置也能夠給須要運用無線的項目供應(yīng)參考。參考文獻(xiàn)：[1]張令意等.新型無線通信技術(shù)-Zigbee.現(xiàn)代通信.2008.5.[2]張同等.低功耗無線通信技術(shù)-Zigbee.中興通訊技術(shù).2009.8.[3]崔莉等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)展.信息技術(shù)快報.2008.3.[4]張宏亮.Zigbee軟件開發(fā)人員指南(基于Jenniemslx).北京博訊科技.2009.[5]蔣挺.趙成林.Zigbee技術(shù)與應(yīng)用.北京郵電高校出版社.2009.5.[6]瞿雷.胡咸斌Zigbee技術(shù)與應(yīng)用北京航空航天高校出版社2010.09.[7]CoxD.JovanovE.MilenkovicA.TimesynchronizationforZigbeenetworks.ProceedingsoftheThirty-SeventhSoutheasternSymposiumonSystemTheory.2009.10.[8]GangDingSahinogluZ.BhargavaB.ReliablebroadcastinZigbeenetworks.ProceedingsofSecondAmmualIEEECommunicationsSocietyConferenceonSensorandAdHoeCommunicationsandNetworks.2009.9.[9]趙誠宇.如何開發(fā)更具有魯棒性的Zigbee解決方案.2010.4.[10]蔡雨楠，王福豹，嚴(yán)國強.基于數(shù)據(jù)服務(wù)和能量限制的Zigbee路由策略的探討.微型電腦應(yīng)用，2011.1.[11]許力.鄭寶玉.MANET環(huán)境下基于能量愛護(hù)的路由策略與其探討進(jìn)展.電子與信息學(xué)報，2005.6.[12]張振中，王偉.Zigbee技術(shù)與市場、現(xiàn)狀和將來.2009.7.[13]EganD.TheemergenceofZigbeeinbuildingautomationandindustrialcontr01.ComputingandControlEngineeringJournal.2010.6.[14]張周.周劍揚，門沫.Zigbee在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用探討.工業(yè)限制計算機.2009.1.[15]羅超.楊衛(wèi)，朱兵.雙核無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通信接口設(shè)計.儀表技術(shù)與傳感器，2009.3.[16]夏濤.陶洋.基于Hello消息和MAC層協(xié)作的AODV路由改進(jìn).通信技術(shù).2007.[17]林軍.謝維波.一種基于AODV協(xié)議的改進(jìn)協(xié)議EAODV.貴州高校學(xué)報(自然科學(xué)版).2010，5.[18]趙赫迪.張明月.Zigbee技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域.2010，1.[19]呂治安.Zigbee網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用開發(fā).北京：北京航空航天高校出版社，2009.[20]蔣挺等.紫蜂技術(shù)與其應(yīng)用.北郵出版社2009.[21]DrewGislason.Zigbee三、探討方案（主要探討內(nèi)容、目標(biāo)，探討方法、進(jìn)度）探討內(nèi)容：基于Zigbee技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)傳感器主要應(yīng)用于低速率、低功耗要求的無線環(huán)境。其本身的特性是由其協(xié)議棧的規(guī)范確定的，本課題探討的重點也是在于協(xié)議棧的實現(xiàn)方面。主要有：（1）Zigbee協(xié)議棧各層的規(guī)范（物理層、mac子層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層）、各層的功能以與各層之間的數(shù)據(jù)傳輸方式與數(shù)據(jù)幀格式。（2）Zigbee路由算法設(shè)計。（3）Zigbee的設(shè)備類型的設(shè)計以與各個設(shè)備之間的組網(wǎng)方式。（4）Zigbee的應(yīng)用層開發(fā)流程，Zigbee平安性保證。探討目標(biāo)：運用基于Zigbee技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)傳感器，完成一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模擬裝置，該模擬設(shè)備將充分體現(xiàn)Zigbee的功能特點。能夠很清晰的呈現(xiàn)Zigbee各層之間以與Zigbee設(shè)備之間的傳輸方式。通過設(shè)計滿意實際須要的Zigbee應(yīng)用程序，實現(xiàn)Zigbee的各種功能特點。并結(jié)合上位機軟件將Zigbee數(shù)據(jù)在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中的傳輸狀況和自動組網(wǎng)以與數(shù)據(jù)路由的狀況通過顯示設(shè)備顯示出來。探討方法和技術(shù)方案：Zigbee協(xié)議由Zigbee聯(lián)盟在試用502.15.4規(guī)定的物理層和mac層的基礎(chǔ)上開發(fā)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用支持子層，以與平安支持層等。所以Zigbee的探討重點在于其無線自組網(wǎng)的功能和Zigbee各層的數(shù)據(jù)幀格式。通過設(shè)計一種模擬裝置數(shù)據(jù)的收發(fā)展示Zigbee模塊對數(shù)據(jù)的處理流程，通過對比選擇合適的硬件模塊和軟件平臺。網(wǎng)絡(luò)的起先由Zigbee協(xié)調(diào)器發(fā)起，隨后加入路由器和終端節(jié)點。數(shù)據(jù)可以由協(xié)調(diào)器發(fā)起申請，感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臓顟B(tài)。同時終端節(jié)點也可以將自己的數(shù)據(jù)隨時的通過路由器發(fā)給協(xié)調(diào)器進(jìn)行匯合處理。路由器則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，Zigbee的主要功能就體現(xiàn)在路由的功能上。Zigbee路由算法的任務(wù)是在節(jié)點和節(jié)點之間建立路由，實現(xiàn)牢靠地數(shù)據(jù)傳遞，一個完整的Zigbee路由算法應(yīng)包括路由方式、路由發(fā)覺和路由維護(hù)等內(nèi)容。數(shù)據(jù)到達(dá)Zigbee路由器時，從底層的物理層到mac層，再通過網(wǎng)絡(luò)層處理依據(jù)肯定的路由算法再傳給底層進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，完成數(shù)據(jù)的路由。在路由器設(shè)備上可以加入LCD顯示模塊，從而可以清晰的呈現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳播方式。并通過運用抓包軟件，視察數(shù)據(jù)報的封裝格式。最終通過實際的需求，設(shè)計出一套模擬的Zigbee裝置。選擇Ti公司的cc2430作為硬件的平臺，高性能和低功耗的8051微限制器核。它集成符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的2.4GHz的RF無線電收發(fā)機，有著優(yōu)良的無線