摘 要Zigbee是部署无线传感器网络的一项新技术，它是基于IEEE802.15技术标准和ZigBee网络协议而设计的无线数据传输技术，具有射频传输成本低，功耗低等特点。ZigBee技术和传感器技术结合，能够组建ZigBee无线传感器网络，主要应用于温湿度监控、工业监控、环境数据监测、现代农业监控等多个领域。以太网是一种计算机局域网组网技术，可以实现数据的远程传输。本文设计了基于Zigbee的数据监测系统，采用ZigBee模块，使用TI公司提供的Z-Stack协议栈进行开发。在数据采集系统中，通过ZigBee模块组成一个小型的WSN网络，每个终端设备配备数个传感器和开关设备，如：温湿度传感器、红外热释电传感器、继电器等，当系统运行时，终端设备周期性的获取传感器的数据并发送到协调器，协调器接收到数据后，通过以太网将数据发送到目标PC或Android终端。同时协调器还可以接受从PC或Android终端发来的控制命令，然后再将命令广播到各个终端设备，再由终端设备判断此命令是否是给自己的，然后做出相应的反应。本文设计并实现了ZigBee组网及以太网数据远程传输。将四个节点分别定义为一个协调器和三个终端节点，终端节点负责周期性的通过传感器获取环境参数，如温度、湿度、烟雾浓度等数据，并且发送到协调器供协调器进行处理，协调器收到数据后，将数据通过以太网转发到目标PC或Android终端。同时协调器时刻准备接受来自以太网模块转发来自远程终端的控制命令并广播到各个节点，从而实现继电器开关控制、PWM控制LED亮度渐变等功能。整个系统实现了数据采集终端和汇聚节点的组网功能、以太网数据的传输、用户系统的数据收发及控制功能。
目 录
第1章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 无线传感器网络发展 1
1.2.2 以太网数据传输 2
1.3 主要设计任务及章节安排 2
第2章 ZigBee技术特点及其相关协议 5
2.1 ZigBee概述 5
2.2 几种无线通信技术的比较 6
2.2.1 蓝牙（Bluetooth）技术 6
2.2.2 WIFI技术 7
2.2.3
 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^351916072* 
移动通信技术 7
2.3 ZigBee体系结构与实现 8
2.3.1 ZigBee体系结构 8
2.3.2 ZigBee实现——ZStack协议栈 9
2.3.3 ZigBee协议中的网络拓扑结构 11
2.3.4 ZSack开发工具 13
3.6 本章小结 14
第3章 系统硬件设计与实现 15
3.1 引言 15
3.2 硬件系统整体设计 15
3.3 传感器部分硬件设计 16
3.3.1 温湿度传感器DHT11 16
3.3.2 烟雾传感器MQ2 18
3.3.3 红外热释电传感器 18
3.3.4 继电器 19
3.4 ZigBee组网部分硬件设计 19
3.5 以太网传输部分硬件设计 19
3.5.1 TPC232T24系列（串口服务器） 20
3.6 本章小结 22
第4章 系统软件设计与开发 23
4.1 引言 23
4.2 ZigBee数据采集终端系统设计 23
4.3 ZigBee数据采集终端——数据采集部分设计 24
4.3.3 ZigBee组网设计 24
4.3.2 单个终端设备数据处理 25
4.3.2 协调器数据处理设计 26
4.4 ZigBee数据采集终端——控制部分设计 27
4.4.1 单个终端设备控制信息处理 27
4.4.2 单个终端设备控制信息处理 28
4.4.3 LED控制原理 28
4.5 数据包格式设计 28
4.5.1 终端设备传输数据格式 29
4.5.2 控制命令数据格式 29
4.6 本章小结 30
第5章 总结与展望 31
5.1 总结 31
5.2 展望 31
参考文献 33
致 谢 35
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
随着工农业的不断发展，需要的人力物力越来越多，管理工作也越来越麻烦，成本也不断提升，受到互联网的启发，人们一直在研究一种适合这些应用的设备，随之应用而生的就是一项新技术——物联网，现在能应用与物联网的无线传输协议主要包括蓝牙、WIFI和ZigBee。而这些技术也日渐成熟，逐渐的被应用于智能家居、楼宇自动化、智能抄表等。数据采集技术是一项重要的技术，数据采集系统是综合利用传感器、MCU、通信、记录和显示与现场相关的各种参量，方便工作人员和操作员参考的系统。在工农业的生产和控制中，应用此系统可以采集温度、湿度、土壤湿度等一系列参数，这些参量被检测后由MCU进行处理传送到用户控制系统，从而方便生产控制、提高效率、降低成本。
目前无线传输设备考虑到性能、功耗等要求，应用较广的是ZigBee，其具有低复杂度、低功耗、低成本的优秀特点。可以应用于各类恶劣的环境中，分布范围广，数量多。通过借助于以太网、GPRS数据中转设备实现数据的远程传输和设备的远程控制，这样的监控系统互动性良好、安全性高、管理效率高，也能大大降低运行策划成本与人员管理成本。
本课题的大背景是工农业环境的检测及设备的控制，一般都是范围较广，环境恶劣，难以实现人工控制，成本较高，为了减少成本并能实现对整体环境的检测与设备控制，本文采用ZigBee组网技术及以太网数据传输设计了数据采集监控系统。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无线传感器网络发展
对无线传感器网络的研究起步于20世纪90年代末期。由于无线传感器网络的巨大应用价值,它已经引起了世界许多国家的学术界、工业界和军事部门的极大关注。从2000年起,国际上开始出现了一些关于传感器网络研究结果的报道,美国自然科学基金委员会2003年制定了无线传感器网络研究计划,支持相关基础理论的研究。美国英特尔公司在2002年10月24日发布了“基于微型传感网络的新型计算发展规划”。该计划将致力于微型传感器网络在预防医学、环境监测、森林灭火乃至海底板块调查、行星探测等领域的应用。美国国防部和各军事部门也对无线传感器网络给予了高度重视,把它列为一个重要的研究领域,设立了一系列的军事传感器网络研究项[1]。
1.2.2 以太网数据传输
以太网（Ethernet）是一种计算机局域网组网技术，发展时间比较长，技术比较成熟，被应用用于各行各业，占据着重要的地位，他很大程度上取代了其他局域网标准如令牌环、FDDI和ARCNET。IEEE制定的IEEE 802.3标准给出了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。以太网采用带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）技术规定了多台电脑共享一个通道的方法，从而实现多数据的传输同时又有效避免数据同时占用信道，以太网类型主要有早期的以太网、10Mbps以太网、100Mbps以太网（快速以太网、1Gbps以太网、10Gbps以太网、100Gbps以太网。
1.3 主要设计任务及章节安排
本文主要研究的是基于ZigBee的数据采集和以太网的数据传输系统。系统通过ZigBee设备中的终端节点采集数据发送到协调器，再由协调器通过串口与以太网模块连接将数据传送到以太网，PC端从网络中获取数据进行显示和实时控制。本文主要的设计要点如下：

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