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基于ZigBee技术的温度检测和图像监测系统设计

作　者: 王雷
导　师: 周献中
学　校: 南京大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 无线传感器网络 ZigBee CC2430 温度检测图像监测
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

ZigBee是一种应用于无线传感器网络的新技术,它被称为IEEE802.15.4技术标准,具有短距离、低速率、低成本、低功耗等特点,网络中的节点只需要较少的能量就可以工作。ZigBee网络和温度传感器相结合组建而成的ZigBee无线传感器温度检测网络,可以应用于某一区域完成温度监控的功能,而对于情况复杂的监控现场(可能有多种因素导致温度发生变化),这时网络单单检测温度数据对于监控系统来说是远远不够的,监控者需要进一步了解现场的情况去确认温度变化的原因并给出对应的处理方案,现场的图像数据就可以作为一个很好的判断依据。本文将ZigBee网络技术应用于温度检测和图像监测系统设计中,工作主要包括ZigBee节点、传感器模块的硬件设计和软件编程。系统选用CC2430作为ZigBee节点的无线芯片,温度传感器采用具有较高测量精度的数字式温度传感器DS18B20,摄像头选用CMOS串口摄像头。软件工作主要是在ZigBee2006协议栈的基础上进行应用程序设计,包括数据采集程序、组建网络程序、无线通信程序、串口通信程序和PC机监控界面程序。最后进行了网络的测试工作,测试网络由一个协调器和四个终端节点一起,构成一个星状网络,对测试区域进行温度图像双重监控。PC机负责向协调器发送查询温度和图像指令以及查询界面显示,协调器负责转发指令给终端节点,终端节点则负责启动温度传感器和摄像头进行数据采集并将查询结果返回给协调器。测试放在无障碍物、有障碍物和干扰两种条件下进行,并给出系统在不同测试条件下组网、查询温度和图像数据的的测试结果。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-17
  1.1 论文研究背景  11-15
    1.1.1 WSNs概述  11-12
    1.1.2 WSNs研究进展  12-14
    1.1.3 ZigBee技术概述  14-15
  1.2 论文研究意义  15-16
  1.3 论文研究内容  16-17
第二章 ZigBee通信协议介绍  17-28
  2.1 ZigBee设备类型和拓扑结构  17-19
  2.2 ZigBee协议概述  19
  2.3 ZigBee协议栈体系结构  19-25
    2.3.1 物理层  19-21
    2.3.2 介质接入控制子层  21-23
    2.3.3 网络层  23-24
    2.3.4 应用支持子层  24-25
  2.4 原语的概念  25
  2.5 ZigBee的技术特点  25-27
  2.6 本章小结  27-28
第三章温度检测和图像监测网络的设计与实现  28-52
  3.1 系统总体结构  28
  3.2 系统硬件组成  28-36
    3.2.1 ZigBee芯片的选型  28-30
    3.2.2 CC2430片功能介绍  30-32
    3.2.3 CC2430外围电路的组成  32-33
    3.2.4 温度传感器DS18B20  33-35
    3.2.5 CMOS串口摄像头  35-36
  3.3 系统软件设计  36-51
    3.3.1 IAR开发环境介绍  36-37
    3.3.2 ZigBee设备组网  37-39
    3.3.3 协调器节点软件设计  39-42
    3.3.4 终端节点软件设计  42-43
    3.3.5 温度采集模块软件设计  43-45
    3.3.6 图像采集模块软件设计  45-47
    3.3.7 PC端界面软件设计  47-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章网络测试与分析  52-63
  4.1 测试平台搭建  52-53
  4.2 系统功能测试  53-62
    4.2.1 ZigBee节点组网测试  53-55
    4.2.2 温度检测功能测试  55-58
    4.2.3 图像监测功能测试  58-62
  4.3 本章小结  62-63
第五章工作总结与展望  63-65
  5.1 工作总结  63
  5.2 论文创新点和今后工作  63-65
参考文献  65-69
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  69-70
致谢  70-71

基于ZigBee技术的温度检测和图像监测系统设计

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