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基于ZigBee技术无线传感器网络的研究

作　者: 沈大伟
导　师: 蔡征宇；贾中宁
学　校: 南京理工大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: ZigBee技术 IEEE802.15.4 无线传感器网络 CSMA/CA
分类号: TN212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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引　用: 3次
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内容摘要

随着科学技术的飞速发展,人类目前已经置身于信息时代,信息的获取是实现信息化的前提,获取信息的一种重要工具就是传感器。综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等的无线传感器网络是多学科高度交叉的新兴前沿研究热点领域。在作战人员通信、环境和气象监测、灾害预警、智能家居、辐射监测等众多领域都发挥着重要作用。低成本、低功耗、应用简单的IEEE802.15.4和ZigBee协议的诞生为无线传感器网络提供了互联互通的规范。ZigBee协议是由IEEE802.15.4标准的PHY和MAC层再加上ZigBee的网络层和应用层组成的,由于网络节点具有成本低、体积小、能量和通信能力有限等特点,所以此种网络的突出特点是网络系统支持低成本、易实现、低功耗等。本文介绍了无线传感器网络在国内外的研究现状,给出了无线传感器网络节点设计的方案和步骤,分析和研究了无线传感器网络采用的802.15.4协议和ZigBee规范,对CSMA/CA算法进行了数学分析和仿真,并对仿真结果做了理论分析。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-14
  1.1 研究背景、目的和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 无线传感器网络的特点和应用  11-12
    1.3.1 无线传感器网络的特点  11-12
    1.3.2 无线传感器网络的应用  12
  1.4 本文主要工作和文章的组织结构  12-14
2.ZigBee协议栈研究  14-29
  2.1 ZigBee协议栈概述  14-16
  2.2 IEEE802.15.4通信层  16-19
    2.2.1 PHY(物理)层  16-17
    2.2.2 MAC(介质接入控制子层)层  17-19
  2.3 ZigBee网络层  19-27
    2.3.1 网络层概况  20-21
    2.3.2 网络层帧结构  21-22
    2.3.3 网络层功能介绍  22-27
  2.4 ZigBee应用层  27-29
3 无线传感器网络节点设计  29-48
  3.1 射频模块的分析与应用  30-38
    3.1.1 CC2430芯片的主要特点  31-32
    3.1.2 CC2430芯片的引脚功能及其电路中引脚连接  32-33
    3.1.3 CC2430的外围设备  33-34
    3.1.4 CC2430无线收发部分  34-36
    3.1.5 CC2430所涉及的无线通信技术  36-38
  3.2 电源模块的电路设计  38-39
    3.2.1 TPS7333Q的特点  38-39
  3.3 数据采集模块的电路设计  39-40
    3.3.1 MCP9700的特性  40
  3.4 USB接口电路的设计  40-41
  3.5 软件设计  41-48
    3.5.1 设计步骤  42-43
    3.5.2 主要程序源文件  43-46
    3.5.3 节点通信的输出  46-48
4.时隙CSMA/CA算法的仿真分析  48-64
  4.1 CSMA/CA算法仿真的目的和意义  48-49
  4.2 CSMA/CA协议分析  49-56
    4.2.1 时隙化  49
    4.2.2 分组发生的概率及发送时间  49
    4.2.3 终端的状态  49-56
  4.3 计算机仿真  56-64
    4.3.1 评价指标  57-58
    4.3.2 仿真模型  58-60
    4.3.3 仿真结果分析  60-63
    4.3.4 仿真的结论  63-64
5.结论  64-65
攻读学位期间获奖和发表论文情况  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-69

基于ZigBee技术无线传感器网络的研究

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