基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、人類進(jìn)入21世紀(jì)以來，微電子機(jī)械系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制和人工智能等學(xué)科的飛速發(fā)展孕育了一種新型測控網(wǎng)絡(luò)-無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無處不在的微小傳感器節(jié)點(diǎn)，隨機(jī)布設(shè)在無人值守的監(jiān)控區(qū)域而構(gòu)成的，能夠根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的自治監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它已經(jīng)引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視，是對(duì)21世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一，在機(jī)電領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。因此本文試圖將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于機(jī)電系統(tǒng)的監(jiān)控方面。 因?yàn)檫@種

2、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)成本較低、無需布線，多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)布置于待測楓械設(shè)備的適當(dāng)空間內(nèi)，能夠獲取傳統(tǒng)方法無法采集、監(jiān)控到的信號(hào)；在無人監(jiān)控的環(huán)境中實(shí)時(shí)的收集處理設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)，同時(shí)控制輸出，將數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)程的管理人員用于分析，來達(dá)到對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行迅速而準(zhǔn)確的預(yù)測及診斷的目的，從而可以極大地提高機(jī)電設(shè)備的故障診斷速度、修復(fù)效率及設(shè)備的可用性。 正是基于這種考慮，本文采用ZigBee技術(shù)提出了一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了Zig

3、Bee無線數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，并對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在機(jī)電系統(tǒng)監(jiān)測與控制方面的應(yīng)用進(jìn)行了初步研究。 本文主要工作有以下方面: (1)在對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r、短距離通信技術(shù)及IEEE802.15.4/Zigbee協(xié)議分析研究的基礎(chǔ)上，本文提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案。 (2)本文采用射頻芯片CC2430設(shè)計(jì)了傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集模塊、電源和無線通信模塊，建立了工作頻率為2.4GHz的完全

4、符合ZigBee協(xié)議的無線數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)；在IAR開發(fā)環(huán)境下編寫和編譯了傳感器節(jié)點(diǎn)程序，實(shí)現(xiàn)了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集溫度信號(hào)及傳感器節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸功能。 (3)在IAR開發(fā)環(huán)境下完成了傳感器節(jié)點(diǎn)的程序下載及IEEE地址的編寫以后，進(jìn)行了參考節(jié)點(diǎn)對(duì)盲節(jié)點(diǎn)的定位及傳感器網(wǎng)絡(luò)分析儀(SNA)捕獲傳感器節(jié)點(diǎn)通信的實(shí)驗(yàn)，對(duì)節(jié)點(diǎn)之間的通信過程進(jìn)行了簡單分析，并用樹形圖給出了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 (4)在機(jī)電設(shè)備維護(hù)方式研究的基礎(chǔ)上，本文提出了無線