基于ZigBee的數據傳送

程? 馬占有

摘要：作為一種能耗較低、性價比很高以及可靠的技術，ZigBee技術可以將數據傳輸控制來進行設計，從而實現一套完整的、性能強勁以及開放的一套標準，因此，本文在基于ZigBee技術的研究基礎上，設計一個Zigbee數據傳輸電路的結構，從而實現數據傳輸穩定性、魯棒性等很多方面的提升。

1、引言

進入21世紀以來，各國對無線傳感器網絡的研究投入在不斷的增加。無線傳感器網絡（Wireless Sensor Networks， WSN）是一種分布式傳感網絡，它的末梢是可以感知和檢查外部世界的傳感器。ZigBee是一種基于IEEE 802.15.4 標準的、近距離、低傳輸速率、低復雜度、低功耗、低成本的無線網絡技術。其典型應用領域有工業控制、消費電子、家庭自動化、樓宇自動化、醫療護理等。可以滿足小型廉價設備之間無線通信的需要。他的數據傳輸速率范圍為10-250kbps；理想連接距離為10-75 米之間；能耗非常小，峰值發射功率為1mW，小于Wi-Fi 和藍牙；理論上網絡可以支持65536個節點。

無線傳感器網絡由于其感知能力和適應性的優越性，具有巨大的研究前景。無線傳感器網絡是由許多功能強大、能耗和成本較低的傳感器結點組成的自組織網絡。傳感器節點可以將諸多環境的變量因素如溫度、濕度、壓力等數據，采集傳輸至數據庫，供分析使用。無線傳感器網絡因其低成本、精度高、可以大量布置到人類無法到達的環境中等優勢，在環境監測、醫療救援、軍事監控、航天航空等方面有重要應用價值。

目前大部分已部署的WSN，隨著無線通信技術、無線數據庫技術與集成電子技術的顯著提高和廣泛應用，具有監測能力、計算存儲能力和數據傳輸能力的無線傳感網絡被國內外研究者應用到軍事、交通運輸、環境監測和農業生產等領域，在國防建設和國家經濟建設方面，起著很重要的作用。然而無線傳感器網絡的應用發展仍受諸多因素的制約，無線網絡不穩定、安全性較差、網絡延時、傳感器能量較小、周圍復雜環境等因素都會影響到原始數據的準確度，致使感知的數據具有不確定性，不確定性數據的問題已成學術界研究的熱點之一。因此。本文基于此研究基于ZigBee的數據傳送。

基于ZigBee的數據傳送包括激光、紅外線以及無線電波等一系列可能的選擇。ZigBee技術作為一種能耗較低、性價比很高以及可靠的技術，可以將無線傳感器網絡和監測控制來進行設計，從而實現一套完整的、性能強勁以及開放的一套標準，并且為了提高網絡的環境適應性，所選擇的傳輸媒體應該是在多數地區內都可以使用的。

2、Zigbee數據傳輸電路的結構

Zigbee數據傳輸電路的結構框圖如圖1所示。

由圖知，Zigbee數據傳輸加上很少的外圍部件配合就能實現信號的傳輸功能。可以實現ZigBee模塊之間的數據傳輸及處理功能。通過門電路實現ZigBee模塊與發送模塊雙向電平之間的轉換。

3、基于Zigbee的數據傳輸

每個ZigBee無線傳感器網絡節點需要發送的數據都要經過網關與外部以太網連接，并且網關的設計比一般的無線傳感器網絡節點更復雜，需要的資源也比一般的節點多。圖2（a）為ZigBee無線網關結構圖，圖2（b）為無線傳感器網絡節點結構圖。

（a）網關結構圖

（b）無線傳感器網絡節點結構圖

圖2 ZigBee無線網關與無線傳感器網絡節點結構圖

Zigbee模塊主要用于傳感器與ARM主控板之間通訊，所以系統通過串口在主控板連接一個Zigbee模塊，使得主控板作為協調器，而傳感器部分則接到Zigbee模塊上為主控板的子節點。傳感器部分所設計的電路如圖3所示：

4、總結

本文在基于ZigBee技術的研究基礎上設計了Zigbee數據傳輸電路的結構。ZigBee技術作為一種能耗較低、性價比很高以及可靠的技術，可以將無線傳感器網絡和監測控制來進行設計，從而實現一套完整的、性能強勁以及開放的一套標準。

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作者簡介：程 （1996.08.17）男，仡佬族，貴州遵義人，本科學歷，現就讀于北方民族大學，指導老師：馬占有