目的及意义

随着现代通讯技术的不断发展，广泛的使用无线网络技术已经成为社会发展的一种趋势，不断的改变和提高我们的生活质量。原有的有线电缆传输方式有很多弊端，如：布线繁琐，电缆线泛滥；安装成本和维护成本高；设备的移动性差；伸缩性差等等，因此出于对城市美化以及在一些环境恶劣的地区，需要一种性价比高的传输方案来替代有线电缆传输方案。伴随着传感技术、通信技术、网络技术、嵌入式计算机技术和射频技术的快速发展，无线网络技术在一些情况已经能够替代原有的有线电缆传输技术，相比较有线电缆技术，无线网络技术有很多优点：移动性强；可扩展性强；无须繁琐的布线，安装成本和维护成本低等。作为终端间直接通信的技术，无线网络技术正处于一个快速发展的时期，所以无线网络技术是一个非常重要的部分。

现阶段的无线网络技术包括UWB(超带宽)、Bluetooth、NFC、ZigBee等。UWB系统结构的实现比较简单、数据传输快、功耗低、安全性高、定位精确、工程简单造价便宜，但是传输距离短。Bluetooth的特点是同时可传输语音和数据、可以建立临时性的对等连接、蓝牙模块体积很小、便于集成、低功耗，但是传输距离短抗干扰能力不强，而且芯片价格高。而NFC安全性高、私密性高，同时也具有连接快、功耗低的特点，但是传输距离同样太短。相比较其他技术ZigBee功耗低、成本低、安全性高并且传输距离相对较远，但是传输速率低。由于ZigBee的特性使得其在无线传感器网络中都占据主导地位。

随着无线网络技术的完善和发展，无线传感器网络技术进入了现代化发展阶段，根据需求可以在不同的地方安装各种传感器并创建一个自组网，相对常规通信网络而言，自组网最大的优点就是可以在任何时刻、任何地点不需要现有的基础网络设施的支持，快速构建起一个移动网络，终端节点可以以任意速度和任意方式在网中移动，这样就可以大面积的实时监控所需要的数据。在组网的几种结构中，环形网络容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点；其结构简单，容易实现，传输延迟确定；但是环中任何一个结点出现线路故障，都将造成网络瘫痪。网状型结构主要优点是系统可靠性高，但是结构复杂，必须采用路由选择算法与流量控制算法。星型结构相比较其他结构节点的移动和拓展方便，结构简单，管理和维护容易。所以选择星型结构常常使用在无线传感器网络中。

实际应用中已经有Digital Sun公司开发的自动洒水系统(S.Sense Wireless Sensor)受到了国际媒体的广泛好评。利用布设在土壤中的传感器来感知土壤的湿度，根据土壤的情况，打开或者关闭灌溉阀门，达到自动调控的功能。还有北京清远华成公司设计了一套农作物生长环境监控系统平台，将无线传感器布设在农田等目标区域，通过传感器来实时监控温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度等数据，对目标区域的精准调控提供了可靠依据。

用ZigBee协议设计无线传感器网络已经成为了主流，区别就在于设计系统的结构的不同，安全性能的不同，这也是无线传感器网络不断发展和完善的原因。本次毕设选用ZigBee协议，搭建完整和安全的数据通道，使终端节点和协调器之间实现数据沟通，满足不同情况下数据传输。

2. 研究的基本内容与方案

研究（设计）的基本内容、目标、拟用的技术方案及措施

设计一个基于ZigBee协议的无线传感器网络，组建一个星型网络，将终端节点与协调器连接起来实现数据相通，终端节点连入组网是需要被识别的，未被识别的终端节点无法进入网络，从而满足短距离的可靠数据传输。

ZigeBee由于其特性是十分适合用于无线传感器网络，与之配套的是CC2530芯片，CC2530集成单片机、ADC、无线通信模块于一体大大提高了单片机与无线通信模块组合时的可靠性，同时也减小了节点的体积与质量。目前来说对于ZigBee的开发平台主流是IAR的Embedded Workbench系列，其中完全集成了开发嵌入式系统所需要的文件编辑、项目管理、编译、链接和调试工具。使用起来会有助于系统的开发。

整个系统的结构如图所示：