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摘要:作为一种能耗较低、性价比很高以及可靠的技术,ZigBee技术可以将数据传输控制来进行设计,从而实现一套完整的、性能强劲以及开放的一套标准,因此,本文在基于ZigBee技术的研究基础上,设计一个Zigbee数据传输电路的结构,从而实现数据传输稳定性、鲁棒性等很多方面的提升。
1、引言
进入21世纪以来,各国对无线传感器网络的研究投入在不断的增加。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4 标准的、近距离、低传输速率、低复杂度、低功耗、低成本的无线网络技术。其典型应用领域有工业控制、消费电子、家庭自动化、楼宇自动化、医疗护理等。可以满足小型廉价设备之间无线通信的需要。他的数据传输速率范围为10-250kbps;理想连接距离为10-75 米之间;能耗非常小,峰值发射功率为1mW,小于Wi-Fi 和蓝牙;理论上网络可以支持65536个节点。
无线传感器网络由于其感知能力和适应性的优越性,具有巨大的研究前景。无线传感器网络是由许多功能强大、能耗和成本较低的传感器结点组成的自组织网络。传感器节点可以将诸多环境的变量因素如温度、湿度、压力等数据,采集传输至数据库,供分析使用。无线传感器网络因其低成本、精度高、可以大量布置到人类无法到达的环境中等优势,在环境监测、医疗救援、军事监控、航天航空等方面有重要应用价值。
目前大部分已部署的WSN,随着无线通信技术、无线数据库技术与集成电子技术的显著提高和广泛应用,具有监测能力、计算存储能力和数据传输能力的无线传感网络被国内外研究者应用到军事、交通运输、环境监测和农业生产等领域,在国防建设和国家经济建设方面,起着很重要的作用。然而无线传感器网络的应用发展仍受诸多因素的制约,无线网络不稳定、安全性较差、网络延时、传感器能量较小、周围复杂环境等因素都会影响到原始数据的准确度,致使感知的数据具有不确定性,不确定性数据的问题已成学术界研究的热点之一。因此。本文基于此研究基于ZigBee的数据传送。
基于ZigBee的数据传送包括激光、红外线以及无线电波等一系列可能的选择。ZigBee技术作为一种能耗较低、性价比很高以及可靠的技术,可以将无线传感器网络和监测控制来进行设计,从而实现一套完整的、性能强劲以及开放的一套标准,并且为了提高网络的环境适应性,所选择的传输媒体应该是在多数地区内都可以使用的。
2、Zigbee数据传输电路的结构
Zigbee数据传输电路的结构框图如图1所示。
由图知,Zigbee数据传输加上很少的外围部件配合就能实现信号的传输功能。可以实现ZigBee模块之间的数据传输及处理功能。通过门电路实现ZigBee模块与发送模块双向电平之间的转换。
3、基于Zigbee的数据传输
每个ZigBee无线传感器网络节点需要发送的数据都要经过网关与外部以太网连接,并且网关的设计比一般的无线传感器网络节点更复杂,需要的资源也比一般的节点多。图2(a)为ZigBee无线网关结构图,图2(b)为无线传感器网络节点结构图。
(a)网关结构图
(b)无线传感器网络节点结构图
图2 ZigBee无线网关与无线传感器网络节点结构图
Zigbee模块主要用于传感器与ARM主控板之间通讯,所以系统通过串口在主控板连接一个Zigbee模块,使得主控板作为协调器,而传感器部分则接到Zigbee模块上为主控板的子节点。传感器部分所设计的电路如图3所示:
4、总结
本文在基于ZigBee技术的研究基础上设计了Zigbee数据传输电路的结构。ZigBee技术作为一种能耗较低、性价比很高以及可靠的技术,可以将无线传感器网络和监测控制来进行设计,从而实现一套完整的、性能强劲以及开放的一套标准。
参考文献:
[1]王娟.基于ZigBee技术的数据传输系统的研制[D].中国地质大学(北京),2017.
[2]朱黎,谭建军,胡涛,等.基于ZigBee网络的多摄像头图像数据采集传输方法研究[J].信息技术与网络安全,2017,36(14):32-34.
[3]任明月,孟国营.基于ZigBee的矿用钢丝绳探伤传感器数据采集与传输技术研究[J].科技视界,2017(5):89-89.
[4]王卫华.基于zigbee技术的数据采集传输系统设计[J].武汉职业技术学院学报,2017(1):76-78.
作者簡介:程 (1996.08.17)男,仡佬族,贵州遵义人,本科学历,现就读于北方民族大学,指导老师:马占有
1、引言
进入21世纪以来,各国对无线传感器网络的研究投入在不断的增加。无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4 标准的、近距离、低传输速率、低复杂度、低功耗、低成本的无线网络技术。其典型应用领域有工业控制、消费电子、家庭自动化、楼宇自动化、医疗护理等。可以满足小型廉价设备之间无线通信的需要。他的数据传输速率范围为10-250kbps;理想连接距离为10-75 米之间;能耗非常小,峰值发射功率为1mW,小于Wi-Fi 和蓝牙;理论上网络可以支持65536个节点。
无线传感器网络由于其感知能力和适应性的优越性,具有巨大的研究前景。无线传感器网络是由许多功能强大、能耗和成本较低的传感器结点组成的自组织网络。传感器节点可以将诸多环境的变量因素如温度、湿度、压力等数据,采集传输至数据库,供分析使用。无线传感器网络因其低成本、精度高、可以大量布置到人类无法到达的环境中等优势,在环境监测、医疗救援、军事监控、航天航空等方面有重要应用价值。
目前大部分已部署的WSN,随着无线通信技术、无线数据库技术与集成电子技术的显著提高和广泛应用,具有监测能力、计算存储能力和数据传输能力的无线传感网络被国内外研究者应用到军事、交通运输、环境监测和农业生产等领域,在国防建设和国家经济建设方面,起着很重要的作用。然而无线传感器网络的应用发展仍受诸多因素的制约,无线网络不稳定、安全性较差、网络延时、传感器能量较小、周围复杂环境等因素都会影响到原始数据的准确度,致使感知的数据具有不确定性,不确定性数据的问题已成学术界研究的热点之一。因此。本文基于此研究基于ZigBee的数据传送。
基于ZigBee的数据传送包括激光、红外线以及无线电波等一系列可能的选择。ZigBee技术作为一种能耗较低、性价比很高以及可靠的技术,可以将无线传感器网络和监测控制来进行设计,从而实现一套完整的、性能强劲以及开放的一套标准,并且为了提高网络的环境适应性,所选择的传输媒体应该是在多数地区内都可以使用的。
2、Zigbee数据传输电路的结构
Zigbee数据传输电路的结构框图如图1所示。
由图知,Zigbee数据传输加上很少的外围部件配合就能实现信号的传输功能。可以实现ZigBee模块之间的数据传输及处理功能。通过门电路实现ZigBee模块与发送模块双向电平之间的转换。
3、基于Zigbee的数据传输
每个ZigBee无线传感器网络节点需要发送的数据都要经过网关与外部以太网连接,并且网关的设计比一般的无线传感器网络节点更复杂,需要的资源也比一般的节点多。图2(a)为ZigBee无线网关结构图,图2(b)为无线传感器网络节点结构图。
(a)网关结构图
(b)无线传感器网络节点结构图
图2 ZigBee无线网关与无线传感器网络节点结构图
Zigbee模块主要用于传感器与ARM主控板之间通讯,所以系统通过串口在主控板连接一个Zigbee模块,使得主控板作为协调器,而传感器部分则接到Zigbee模块上为主控板的子节点。传感器部分所设计的电路如图3所示:
4、总结
本文在基于ZigBee技术的研究基础上设计了Zigbee数据传输电路的结构。ZigBee技术作为一种能耗较低、性价比很高以及可靠的技术,可以将无线传感器网络和监测控制来进行设计,从而实现一套完整的、性能强劲以及开放的一套标准。
参考文献:
[1]王娟.基于ZigBee技术的数据传输系统的研制[D].中国地质大学(北京),2017.
[2]朱黎,谭建军,胡涛,等.基于ZigBee网络的多摄像头图像数据采集传输方法研究[J].信息技术与网络安全,2017,36(14):32-34.
[3]任明月,孟国营.基于ZigBee的矿用钢丝绳探伤传感器数据采集与传输技术研究[J].科技视界,2017(5):89-89.
[4]王卫华.基于zigbee技术的数据采集传输系统设计[J].武汉职业技术学院学报,2017(1):76-78.
作者簡介:程 (1996.08.17)男,仡佬族,贵州遵义人,本科学历,现就读于北方民族大学,指导老师:马占有