大气边界层是指受地表面影响明显的自由大气,具有气流湍流系数大、温度层结不稳定并呈现明显日变化的特点,人类的活动都是在边界层内部进行,对其进行探测和研究有利于做好污染防治和天气预报工作。现代边界层探测手段有天气雷达、卫星探测等,获得密集的基本气象资料是对边界层研究的前提,探空仪作为一种在大气内部对气象要素进行直接测量的手段在大气探测中占有重要的地位。边界层探测主要是低空探测,使用常规探空气球来对边界层探测有一定的局限性,所采用的探空仪应具有成本低、释放方便等特点,本文利用ZigBee技术开发一款轻便小巧的边界层无线探空仪可满足实际需要。该探空系统由两部分构成：数据采集发送端和数据接收端,其中发送端包括单个(多个)数据采集发送节点,每个节点由气象要素传感器和CC2530芯片构成,温度的采集使用铂电阻完成,湿度测量由湿敏电容完成,气压使用数字式气压计测量,风速和风向用GPS定位和气压计共同完成。发送节点完成数据的采集和无线发送,是系统的数据源；接收端由CC2530和串口通信电路组成,负责数据接收并通过串口传送到计算机。发送端和接收端的通信通过ZigBee协议实现,该协议支持低功耗、低数据速率、短距离通信,最大的特点是能够实现设备之间的自组网。本文的重点在于研究传感器数据采集,ZigBee协议栈分析和设备组网的实现,共分为六章,各章内容如下：第一章首先介绍了边界层特征以及探空仪研制的国内外现状。第二章对ZigBee无线通信技术特点进行介绍。第三章介绍了探空仪的数据发送端和接收端的硬件设计。第四章介绍了无线通信实现的具体软件调试过程。第五章将实物与市场上的探空仪数据进行对比。第六章对本设计进行总结和展望。