基于ZigBee技术的室内环境监控系统目录1研究背景与意义(12研究内容(13ZigBee技术综述(23.1ZigBee特点(23.2ZigBee协议栈(33.3节点类型(63.4拓扑结构(63.5地址类型及ZigBee寻址(74室内环境监测系统设计(84.1系统架构(84.2硬件设计(94.3软件设计(104.4系统功能定义(115室内环境监控系统的特点(126总结(137参考文献(13基于ZigBee技术的室内环境监控系统1研究背景与意义随着人类进入信息时代,计算机技术、通信技术及网络技术都得到了迅猛的发展与提高,人们对居住环境也提出了更高的要求,希望自己能居住在一个生活现代化、居住环境安全化和舒适化的生活空间。与此同时,生活节奏的不断加快,实时掌握大量信息和进行高效工作的需求日益凸显,但是繁重的家务和繁琐的家电操作占用人们大量的时间,这时就需要有一个方便快捷的智能化家居管理平台协助人们处理家居事务,将人们从家务和家电操作中解放出来。在这种需求的驱动下,智能家居的概念也就应运而生。人们希望通过这种技术将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭安防等装置连接到一个家庭智能化系统上进行集中或异地监视、控制和管理,保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调一致,从而满足用户对居住环境的需求。智能家居系统的结构如图1所示:图1智能家居系统结构图由图1可知,室内环境监控系统是智能家居系统中其必不可少的一部分,是实现智能家居系统功能的重要组成部分与基本条件,是给用户提供一个安全、舒适、便捷的生活环境的重要手段。一个好的室内环境监控系统对于构建智能家居系统和提高用户的生活环境质量具有重要的意义。2研究内容本文以基于ZigBee技术的室内环境监控系统为研究背景,利用ZigBee技术作为支撑平台,将温湿度传感器、光照传感器、雨滴传感器、火灾传感器及人体感应传感器等传感器节点采集到的数据信息通过ZigBee网络汇聚到网络中的网关节点,该网关节点再通过Wifi模块将处理后的数据传送给Android上位机软件,然后用户通过与上位机软件进行交互,通过显示的数据信息反馈控制诸如空调、电灯等电器,可营造一个安全、舒适、温馨的室内氛围。根据以上介绍,本文的研究内容主要包括以下几部分:1.ZigBee协议介绍。详细介绍了ZigBee协议中各层的功能及参考模型推荐。2.ZigBee技术应用。本文通过这些传感器的协同感知打造一个更加人性化的室内环境,实现了温湿度传感器、光照传感器、雨滴传感器、火灾传感器及人体感应传感器等传感器的集成应用。例如通过温湿度传感器采集的数据反馈控制空调的工作参数,通过光照传感器采集的室内外光照信息,控制窗帘的闭合程度及灯光亮度的PWM调节等等。3.本室内环境监控系统的整体架构、功能及各模块结构介绍。4.本室内环境监控系统的硬件与软件设计。3ZigBee技术综述3.1ZigBee特点ZigBee是一种短距离、低功耗的无线网络技术,主要由ZigBee联盟制定,其底层是采用IEEE802.15.4标准规范的MAC与PHY层。ZigBee是一个标准,它为低数据速率、窄带无线网络定义了一系列通信协议。ZigBee可工作在2.4GHz、868MHz和915MHz这3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率,它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术,ZigBee具有如下特点:1.低功耗。由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee设备非常省电。据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。2.开发成本低。由于网络协议简单,开发时间成本较低,而且ZigBee协议免除专利费。同时,各大半导体公司也设计出了适合ZigBee技术规范的价格低廉的芯片,低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。3.时延短。通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制应用。4.网络容量大。一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络,而且网络组成灵活。5.可靠。采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数...