无线数控手持设备采用工业级无线通信技术取代线缆，具有低成本、易扩展、移动灵活、操作简便等传统有线手持设备无可比拟的诸多优势。ZigBee技术，不同于传统的红外、蓝牙，是专门为无线控制领域设计的低成本、低功耗、高可靠性的传感网络技术，其应用范围更广，距离更远。利用传感网络容量大、自修复能力强的优势，更符合现代高档数控系统复合化、网络化的发展方向。论文在调研众多无线通信技术的基础上，研究了无线通信技术各自适应的场合、其普适特性和发展方向，深入比较了工业现场常用的WIFI和ZigBee，提出了ZigBee技术实现无线数控手持设备的方向；深入研究了IEEE802.15.4的PHY层、MAC层和ZigBee联盟制定的NWK层和APL层，分析和总结了各层在运作中的重点作用，详细介绍了应用层的三个子层；研究了ZigBee网络的组网的特点和无线数控手持的应用需求，提出了协调器独立的一对多控制的星形网络拓扑结构；分析了Z-Stack协议栈的运作机理并作了适当的精简和修改；通过对手持设备功能和工作原理的深入研究，设计了手持设备通讯帧结构和协议等；研究了TI公司的DK-LM3S9B96开发板、CC2530EM和SmartRF05BB的特性和结构，实现了无线数控手持的硬件，提出一种双核心分开处理协议和调用数据的方法；提出了无线传输作为数据管道代替串口通信的可复用方法实现了有线设备到无线设备的平滑过渡。最后在熟悉数控系统的前提下通过对协调器程序的设计、终端设备程序的设计、无线收发程序的设计实现了基于ZigBee的无线数控手持设备。设计方法对论文中讨论的设计和实现进行了多方位的测试和验证。