基于Zigbee技術(shù)的工程機(jī)械遙控控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u35681緒論 2108221.1研究背景 248841.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3196911.3工作原理及用途 4311211.4研究思路 4721.5目的意義 5134651.6工作安排 5130472.ZigBee簡(jiǎn)介 6183992.1Zigbee概述 6295242.4ZigBee安全性 1191792.5ZigBee協(xié)議棧分析 11259203、遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 1694903.1設(shè)計(jì)思路 16221463.2設(shè)計(jì)框圖 16182733.3功能分析 17227054、遙控系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì) 1984914.1電源電路 19127264.2穩(wěn)壓電路 19162804.3彩燈指示電路 201184.4繼電器模塊 20284144.5OLED顯示器 21322374.6Zigbee模塊:CC2530 23142674.7復(fù)位電路 27133034.8Zigbeecc2530源程序 28271365、遙控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 2942535.2程序調(diào)試 30101915.3硬件調(diào)試 30208775.4軟件調(diào)試 3153835.5系統(tǒng)調(diào)試與分析 321緒論1.1研究背景工程機(jī)械已經(jīng)成為了我國在高速發(fā)達(dá)的現(xiàn)代化建筑技術(shù)進(jìn)程中必須不可忽視的一項(xiàng)建設(shè)技術(shù)手段,尤其重要的是近幾年來隨著國家重點(diǎn)工程例子如三峽工程、青藏鐵路以及各個(gè)城市建設(shè)的日益壯大,人們對(duì)于工程機(jī)械產(chǎn)品的需要量也愈來越多。工程機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用非常普遍,它們被認(rèn)為是一個(gè)重要的技術(shù)手段,在工業(yè)生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用。因此,提高了工程機(jī)械的技術(shù)性能必將為其帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。因?yàn)楦鞣N工程現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣,傳統(tǒng)人工作業(yè)操控方式往往有著很大的作業(yè)安全隱患,所以如何利用無線智能遙控遠(yuǎn)程自動(dòng)操控各種工程機(jī)械設(shè)備變得更加極為重要。無線感應(yīng)器網(wǎng)(WSN)的出現(xiàn)帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。它使得工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域有了巨大的進(jìn)步。它使感應(yīng)器采集的數(shù)據(jù)與無線通訊方式相結(jié)合。無線監(jiān)控解決了有線監(jiān)控的一系列缺點(diǎn),如繁瑣,維護(hù)不便,成本高等。無線信號(hào)感應(yīng)器采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有低設(shè)計(jì)成本,低傳輸數(shù)據(jù)率和具備高可靠性的主要特點(diǎn),正是這一主要特點(diǎn)才促使其在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。zigbee屬于國際無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的一種,因?yàn)槠涔牡?所以適用于短距離信息的傳輸。無線電通訊技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和各種大規(guī)模集成電路的不斷飛速發(fā)展,為現(xiàn)代工程機(jī)械的無線遠(yuǎn)程安全控制應(yīng)用提供了安全保障。無線遙控工業(yè)機(jī)械遙控器產(chǎn)品可以應(yīng)用于不同的各種工程機(jī)械,屬于一種通用工業(yè)遙控器。無線遙控工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)遙控系統(tǒng)取代自動(dòng)駕駛室,使現(xiàn)場(chǎng)工作人員隨時(shí)能根據(jù)工作需要自由移動(dòng),全面實(shí)時(shí)觀察現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)情況,提高施工作業(yè)管理效率和工作安全性。此外,無線遠(yuǎn)程工業(yè)機(jī)械遙控器還大大提高了無線工程機(jī)械在特殊作業(yè)工作條件環(huán)境使用中的自動(dòng)可操作性,提高了無線工程機(jī)械的使用性能。由于無線工程機(jī)械遙控操作不當(dāng)往往會(huì)直接導(dǎo)致工人生命財(cái)產(chǎn)嚴(yán)重?fù)p失,所以操作可靠性已經(jīng)成為無線遙控工業(yè)機(jī)械遙控最重要以及性能質(zhì)量評(píng)價(jià)重要指標(biāo)之一。因此,在綜合上述情況下,本文的設(shè)計(jì)方案提出了一種基于函數(shù)zigbee進(jìn)行設(shè)計(jì)的新型工業(yè)機(jī)械遙控器,可以廣泛用于不同的類型工程機(jī)械。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀上世紀(jì)50年代,工業(yè)自動(dòng)遙控控制系統(tǒng)在美國線上誕生。20世紀(jì)60年代初,以德國HBC為主要代表的德國遙控器機(jī)械廠家自主研究開發(fā)了一種特殊的機(jī)械式起重裝置和控制傳動(dòng)系統(tǒng)。自20世紀(jì)70年代以來,隨著我國工業(yè)應(yīng)用無線電通訊技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用中最大規(guī)模的集成電路的迅速進(jìn)步和發(fā)展,無線電和工業(yè)專用遙控器的產(chǎn)品設(shè)計(jì)不斷完善。其中,HBC為目前世界最大的家用工業(yè)無線遙控器系列產(chǎn)品開發(fā)制造商。其中的遙控儀器產(chǎn)品在國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯,技術(shù)成熟,可靠性高。目前,我國無線智能遙控器的主要產(chǎn)品開發(fā)人員數(shù)量相對(duì)較少,主要研制的產(chǎn)品分別為歐洲和美國兩個(gè)品牌。無線自動(dòng)遙控在目前我國工業(yè)動(dòng)力傳動(dòng)泵車領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛,其次用的是20m以上的鋼筋混凝土傳動(dòng)泵車。例如,三一重工在德國為2000年以后繼續(xù)生產(chǎn)的無線泵車車上就設(shè)置了一個(gè)hbc的hcfst717系列無線泵車遙控器工業(yè)用自動(dòng)遙控器的銷售市場(chǎng)主要分為國內(nèi)海外和國際市場(chǎng)、臺(tái)灣海外市場(chǎng)、歐洲市場(chǎng)三種。國內(nèi)主要的品牌制造廠家型號(hào)分別是上海市技景自動(dòng)化技術(shù)公司和沈陽市德法電子有限公司,臺(tái)灣主要的品牌制造廠家型號(hào)分別是臺(tái)灣的國際知名品牌麓鼎和三易,歐洲的主要品牌型號(hào)分別有德國hbc、法國捷易、西班牙意凱錫等。這三個(gè)類型三家公司的移動(dòng)手機(jī)商務(wù)產(chǎn)品的價(jià)格是不同的。國內(nèi)產(chǎn)品價(jià)格從數(shù)千到3萬。德國的HBC是8萬到9萬。與國外相比,國產(chǎn)價(jià)格低,但性能不穩(wěn)定,安全水平?jīng)]有達(dá)到行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),因此遙控器容易受到阻礙。國內(nèi)的遙控器和歐洲有著很大差距,因此研究和設(shè)計(jì)無線工業(yè)遙控器具有很大的意義。英國的起重機(jī)制造企業(yè)在設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí),采用近場(chǎng)感應(yīng)系統(tǒng),可以有效規(guī)避在作業(yè)時(shí)相互碰撞的事故發(fā)生。從遠(yuǎn)控發(fā)射機(jī)上可以直接查看相關(guān)的數(shù)據(jù);監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備:自診斷監(jiān)控的功能,還能對(duì)超負(fù)荷、運(yùn)行時(shí)間、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及溫度等一系列信息實(shí)時(shí)監(jiān)控,可提供大多數(shù)的數(shù)據(jù)參數(shù),并且可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。我國的起重機(jī)技術(shù)發(fā)展較為緩慢,更多是因?yàn)槲覈默F(xiàn)代化啟程較遲,遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方國家,自改革開放以來我國的經(jīng)濟(jì),科技水準(zhǔn)有了極大的進(jìn)步,國家有能力發(fā)展這些行業(yè)。據(jù)了解,國內(nèi)的起重機(jī)安全監(jiān)控管理方面相對(duì)落后,在20世紀(jì)80年代才逐漸有一些高校單位進(jìn)行研究,隨后國家制定了一系列規(guī)定,出現(xiàn)了一批公司推出的監(jiān)控系統(tǒng)。其中包括:智海開發(fā)的起重檢測(cè)設(shè)備功能更加的齊全,尤其是防超載、防碰撞方面的性能非常強(qiáng)大,另外它還可以記錄歷史數(shù)據(jù),遠(yuǎn)程斷電。在起重機(jī)工作時(shí)數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送至監(jiān)管中心的軟件中,工作人員可以遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備,大大減輕了工作人員的工作任務(wù)。1.3工作原理及用途工業(yè)無線電和遙控器手機(jī)是一種利用工業(yè)無線電控制信號(hào)對(duì)遠(yuǎn)方的各種工業(yè)機(jī)構(gòu)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的一種遙控移動(dòng)設(shè)備。信號(hào)被遠(yuǎn)方的自動(dòng)接收開關(guān)設(shè)備自動(dòng)接收后,可以通過指令或信號(hào)驅(qū)動(dòng)其它各種裝置相應(yīng)的開關(guān)機(jī)械或者其他電子開關(guān)設(shè)備,去自動(dòng)完成各種開關(guān)操作,如啟動(dòng)閉合開關(guān)電路、移動(dòng)開關(guān)手柄、開動(dòng)開關(guān)電機(jī)。無線射頻遙控通信系統(tǒng)一般可以分射頻發(fā)射和無線接收兩個(gè)組成部分。工業(yè)無線視頻遙控器質(zhì)量相比于民用無線遙控器,對(duì)于遙控精度的質(zhì)量要求自然是非常的高的,靈敏度,信號(hào)源的一致性,干擾阻抗保護(hù),遙控檢測(cè)距離,防水透氣防塵,耐高溫抗低溫,耐酸堿等這些技術(shù)參數(shù)都都是有著嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),更能在艱苦的環(huán)境下進(jìn)行工作。就因?yàn)檫@些技術(shù)方面的不同,是民用無線遙控器遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法真正達(dá)到目前工業(yè)無線民用遙控器的最高水準(zhǔn)。工業(yè)無線控制遙控器系統(tǒng)是專門設(shè)計(jì)用來用于控制專業(yè)工程機(jī)械或控制工業(yè)運(yùn)輸設(shè)備的遠(yuǎn)程無線控制遙控裝置,工業(yè)無線控制遙控器的一種典型實(shí)際用途主要有以下幾個(gè):控制工業(yè)機(jī)械設(shè)備、輸送機(jī)械設(shè)備、建筑機(jī)械、起重機(jī)械。1.4研究思路本次設(shè)計(jì)我們從成本低廉,使用方便,可靠性高等方面著手。在設(shè)計(jì)初期,通過對(duì)相關(guān)工業(yè)遙控器資料中給出的數(shù)據(jù),了解課題中遙控管理系統(tǒng)的一些方法,以及當(dāng)前遙控系統(tǒng)面臨的困難,分析總結(jié)存遙控系統(tǒng)需求。匯總設(shè)計(jì)系統(tǒng)要解決的具體問題,明確系統(tǒng)最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)和實(shí)施環(huán)境。通過分析課程實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的遙控管理系統(tǒng)的功能,系統(tǒng)采用終端與協(xié)調(diào)器的形式,決定使用ZigBee做為網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),以IAR-8051為開發(fā)集成環(huán)境,進(jìn)行代碼的調(diào)試,以ZigBee設(shè)計(jì)一個(gè)遙控系統(tǒng)的硬件電路。通過設(shè)計(jì)完成具體的遙控控制功能,為遙控系統(tǒng)功能的完成做好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)工作。在完成上述工作的基礎(chǔ)上,要想達(dá)到滿足實(shí)用及環(huán)境的要求,還需要進(jìn)行認(rèn)真的測(cè)試。1.5目的意義工程機(jī)械是中國現(xiàn)代化進(jìn)程中不可缺的施工工具,近幾年來大型工程和城建的不斷發(fā)展。工程機(jī)械應(yīng)用廣泛,包括交通,能源,水利,供電等諸多領(lǐng)域。因此,提升工程機(jī)械的性能可以帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。工程機(jī)械設(shè)備種類繁多,如立式起重機(jī)、挖掘機(jī)、混凝土機(jī)和泵車等,其主要工作使用對(duì)象一般為使用鋼材、水泥等重金屬建筑材料,施工現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣,容易使人發(fā)生安全事故甚至嚴(yán)重危害作業(yè)工人的財(cái)產(chǎn)生命安全。工程機(jī)械的自動(dòng)控制主要由工廠員工自行控制,封閉式的的駕駛室人員需要隨著工程機(jī)器的正常運(yùn)行而自由移動(dòng),這會(huì)導(dǎo)致駕駛員心理上有一定的波動(dòng)從而影響工程機(jī)械的安全。因此,讓員工走出駕駛室,并且提高工作效率和安全性是提高工程機(jī)械性能的重要課題。無線通信技術(shù)和大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展為工程機(jī)械的無線遠(yuǎn)程操作提供了基礎(chǔ)。無線遙控工業(yè)工程遙控器對(duì)于連續(xù)的無線工程遙控設(shè)備,使用無線電磁波進(jìn)行控制指令,在一定的諧波頻率長(zhǎng)度范圍內(nèi),沒有任何電纜相互連接,傳輸數(shù)據(jù)距離可以達(dá)到數(shù)百米。工業(yè)用自動(dòng)遙控器可以代替自動(dòng)駕駛室,根據(jù)用戶需要自由移動(dòng)每個(gè)操作臺(tái)的位置,可以全面觀察施工狀況。提高企業(yè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)工作效率和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全性。無線遠(yuǎn)程遙控工業(yè)的發(fā)展使用無線遙控器大大提高了對(duì)特殊無線遙控工作應(yīng)用環(huán)境的無線遙控工程機(jī)械的的使用可操作性。另外,工程機(jī)械的操作不當(dāng)會(huì)威脅人員的生命安全,因此工業(yè)用遙控器的可靠性尤其重要。1.6工作安排本次書寫的文章通過各個(gè)方面說明了整個(gè)設(shè)計(jì)的開發(fā)工作，各個(gè)說明模塊闡述如下所示：第一章緒論：通過在基本的文章資料查詢進(jìn)行本次設(shè)計(jì)開發(fā)的說明以及現(xiàn)實(shí)階段技術(shù)支撐查詢學(xué)習(xí)。第二章Zigbee技術(shù)簡(jiǎn)介：通過進(jìn)查閱資料了解Zigbee技術(shù)與其他無線通訊的區(qū)別，Zigbee信息特征特點(diǎn)以及其如何應(yīng)用到工業(yè)遙控器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。第三章遙控方案設(shè)計(jì)：根據(jù)遙控器的基本功能確定遙控器基本結(jié)構(gòu)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問題缺陷以及如何解決這些問題。第四章硬軟件設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)遙控器的基本框架，電路電路以及所需要的程序。第五章系統(tǒng)調(diào)試：對(duì)遙控器系統(tǒng)測(cè)試分析，并進(jìn)行驗(yàn)證是否具有可靠性和實(shí)用性。第六章學(xué)習(xí)總結(jié)心得結(jié)論:通過反思自己在畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過程中所學(xué)習(xí)得到的實(shí)際感受,總結(jié)和交流心得體會(huì)。本次遙控器設(shè)計(jì)在過程中要學(xué)習(xí)相關(guān)硬軟件開發(fā)的實(shí)現(xiàn)以及學(xué)習(xí)查詢等工作。要在軟硬相結(jié)合的條件下達(dá)成整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的要求，資料查詢的主要方式有：本專業(yè)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)：通過知網(wǎng)、各種圖書館等網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行與本課題相關(guān)的論文的有關(guān)專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。。硬軟件模塊對(duì)照：通過相似硬軟件模塊的數(shù)據(jù)性能測(cè)試進(jìn)行對(duì)比結(jié)合設(shè)計(jì)初期了解到本次遙控器系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要達(dá)到的硬軟件要求，再進(jìn)行相關(guān)技術(shù)性能元器件的對(duì)比進(jìn)行挑選最合適的檢測(cè)模塊。模塊實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：再進(jìn)行硬件以及對(duì)應(yīng)模塊數(shù)據(jù)檢測(cè)選擇后，然后再通過不同模塊的軟件編程然后進(jìn)行各個(gè)模塊的初始化工作，完成對(duì)應(yīng)的檢測(cè)工作，確定各規(guī)格的硬件模塊工作正常。2.ZigBee簡(jiǎn)介2.1Zigbee概述zigbee無線技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)是一種同時(shí)具有國家統(tǒng)一應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的新型短距離移動(dòng)無線通信應(yīng)用技術(shù),其物理層和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈接線路物理層之間的通信協(xié)議為按照iieee802.15.4協(xié)議要求制定的標(biāo)準(zhǔn),網(wǎng)絡(luò)層和安全保護(hù)層由zigbee聯(lián)盟規(guī)范制定,應(yīng)用技術(shù)層資源分配開發(fā)技術(shù)性應(yīng)用根據(jù)廣大企業(yè)和用戶的無線應(yīng)用技術(shù)需求,對(duì)其資源進(jìn)行了技術(shù)開發(fā)綜合利用,因此該應(yīng)用技術(shù)主要能夠?yàn)閺V大用戶企業(yè)提供機(jī)動(dòng)、靈活的無線組網(wǎng)應(yīng)用方式。2.22.4GHz頻段的無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介1ZigBee/IEEE802.15.4zigbee天網(wǎng)技術(shù)天線是一種新型的無線短距離速率無線通信傳輸技術(shù),主要是應(yīng)用于低帶寬速率無線通信個(gè)人網(wǎng)和區(qū)域網(wǎng),它主要具有無線數(shù)據(jù)傳輸持續(xù)時(shí)間短、能源消耗低、制造過程成本低、傳輸數(shù)據(jù)效率低等幾大特點(diǎn)。主要廣泛用于各種工業(yè)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、遙測(cè)器和遠(yuǎn)方自動(dòng)控制。它的一個(gè)主要用途就是為了能夠滿足對(duì)小型、廉價(jià)電子裝置(包括例如無線電與傳感器無線網(wǎng)絡(luò))能夠進(jìn)行快速無線連接與自動(dòng)控制。2.4ghz兩個(gè)頻段分別屬于目前全球通用的兩個(gè)頻段,868mhz和915mhz分別指的是目前美國、歐洲普遍廣泛采用的i和ism兩個(gè)頻段。這兩個(gè)不同頻段的技術(shù)引進(jìn)大大避免了2.4ghz附近的各類大型無線通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間可能會(huì)同時(shí)產(chǎn)生相互間的干擾。IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)：1:軟件能量消耗低2:制作軟件成本低3:數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)速率低IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)制定小組的任務(wù)

1:物理層(dsss):主要功能用于對(duì)小組數(shù)據(jù)的物理調(diào)制及其發(fā)送和數(shù)據(jù)接收器的解調(diào),介質(zhì)的連接選擇,信道的連接選擇。2:MAC第三層(csma/ca):該層可以自動(dòng)產(chǎn)生各種類的網(wǎng)絡(luò)安全信標(biāo),支持各種裝置的網(wǎng)絡(luò)安全性等。如圖2-1所示為802.15.4特性圖2-1802.15.4特性圖2.Wi-Fi/IEEE802.11bWi-Fi是一種無線擴(kuò)頻局域網(wǎng),工作頻率一般為2.4ghz,經(jīng)常用于學(xué)校,企業(yè)等領(lǐng)域提供無線通信,傳輸速度最高可達(dá)11mbit/s,工作時(shí)間和距離大約寬度為100m,采用直接擴(kuò)頻的序列(DSS).引入Wi-Fi的主要原因是數(shù)據(jù)丟失,而且Wi-Fi通常用于將計(jì)算機(jī)連接到局域網(wǎng)或直接連接到Internet。3藍(lán)牙（Bluetooth）/IEEE802.15.1由美國藍(lán)牙特殊用戶利益研究小組(sig)共同制訂的無線網(wǎng)絡(luò)個(gè)人和企業(yè)地理位置區(qū)域無線互聯(lián)網(wǎng)(wpan)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)指的是一種基于藍(lán)牙跳頻無線延伸(fhss)的無線網(wǎng)絡(luò)，它指的是一種能夠支持無線語音和視頻數(shù)據(jù)無線傳送的新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。藍(lán)牙能夠?qū)⒆疃?個(gè)散射皮網(wǎng)(piconet)皮網(wǎng)上所有連接的藍(lán)牙設(shè)備和多個(gè)散射糾察的皮網(wǎng)與所有連接在一起的一個(gè)散射糾察網(wǎng)相互連接提供了網(wǎng)絡(luò)支持。藍(lán)牙是79個(gè)點(diǎn)的信道,信道之間的距離隔全部都是1MHz。通訊距離一般為10~100米。4無線USB（WirelessUSB）wirelessusb技術(shù)3m以上的距離可以實(shí)現(xiàn)最大數(shù)據(jù)傳輸速度,可以運(yùn)行時(shí)間480m位/s,性能和目前已經(jīng)完全與現(xiàn)行usb2.0一樣。WirelessUsb標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定10m的數(shù)據(jù)傳輸速度限制為110mbit/s,使用的是目前世界上普遍采用的2.4ghzism頻帶,通信距離限制為10m,可以連接8個(gè)機(jī)器。由于wirelessusb不是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)解決方案,所以它并沒有任何相關(guān)的費(fèi)用和電力銷售介紹,但是它可以通過usb的方式實(shí)現(xiàn)即插就用。而且不必要驅(qū)動(dòng)器程序以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。幾種2.4ghz功率頻段的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析比較,結(jié)果顯示如下下圖2-2所示2-22.4GHz頻段技術(shù)比較圖2.3ZigBee的特點(diǎn)

ZigBee技術(shù)是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度低、制造過程成本低和系統(tǒng)功耗高,傳輸快和效率快的現(xiàn)代無線通信傳輸技術(shù)。這種高速無線通信傳輸技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn)

（1）數(shù)據(jù)傳輸速率低：只有10～250Kb／s，應(yīng)用了低速率傳輸。（2）節(jié)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)功耗低：只是處于一個(gè)工作休眠狀態(tài)收發(fā)模式通常一般情況下,zigbee兩個(gè)射頻技術(shù)設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸速率低,傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)容量很小,因此對(duì)于射頻網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的無線休眠收發(fā)工作持續(xù)時(shí)間很短,其次在非工作休眠狀態(tài)收發(fā)模式時(shí),zigbee兩個(gè)技術(shù)設(shè)備節(jié)點(diǎn)通常只是處于一個(gè)無線休眠或非工作狀態(tài)模式,耗電量?jī)H僅只有1μw。設(shè)各中斷設(shè)備信息搜索信道中斷信息時(shí)延一般情況設(shè)定為30ms,休眠搜索中斷設(shè)備激活信息搜索中斷時(shí)延為15ms,活動(dòng)信息中斷搜索設(shè)備自動(dòng)接通消息信道搜索中斷設(shè)備接收信息病人搜索時(shí)延為15ms。由于設(shè)計(jì)手機(jī)節(jié)點(diǎn)工作自動(dòng)休眠持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短、收發(fā)大量手機(jī)音頻信息時(shí)的手機(jī)功耗相對(duì)較低且基本設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)采用了自動(dòng)待機(jī)休眠式的工作待機(jī)模式,使得手機(jī)zigbee基本預(yù)計(jì)節(jié)點(diǎn)設(shè)各非常可靠而且省時(shí)耗電,zigbee設(shè)計(jì)基本節(jié)點(diǎn)的手機(jī)蓄電和蓄電池組在設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)工作自動(dòng)休眠持續(xù)時(shí)間一般平均可以連續(xù)維持時(shí)間長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右。（3）為了保證數(shù)據(jù)鏈路層的信息傳輸可靠:zigbee的一層數(shù)據(jù)介質(zhì)傳輸層和數(shù)據(jù)鏈路層(以mcmcmac為一層)可能需要同時(shí)采用以mcmcsma-ca為一層的數(shù)據(jù)碰撞層和傷害層以避免作為保護(hù)層的機(jī)制。在這種完全實(shí)時(shí)實(shí)地確認(rèn)的每一個(gè)對(duì)方信息回復(fù)的數(shù)據(jù)都是在完全正確地傳輸安全故障處理機(jī)制下,當(dāng)接收方發(fā)現(xiàn)有對(duì)方信息回復(fù)的數(shù)據(jù)包或者出現(xiàn)實(shí)時(shí)地傳輸安全故障的需求時(shí)則立即自動(dòng)地停止對(duì)方信息的傳送,發(fā)射到的每一個(gè)對(duì)方信息回復(fù)的數(shù)據(jù)包都必須及時(shí)地進(jìn)行回復(fù)等待接收到對(duì)方信息回復(fù)的數(shù)據(jù)接收方完全實(shí)時(shí)確認(rèn)和對(duì)方信息的發(fā)送信息,并及時(shí)正確地進(jìn)行完全實(shí)時(shí)的確認(rèn)和對(duì)所有人發(fā)送信息及時(shí)正確地回復(fù),若沒有及時(shí)的回復(fù)得到完全實(shí)時(shí)確認(rèn)和對(duì)所有人發(fā)送信息的及時(shí)正確地進(jìn)行回復(fù)就很可能直接地表示信息雙方之間已經(jīng)發(fā)生了一場(chǎng)信息數(shù)據(jù)包之間的碰撞,將再次重傳一次,采用這種實(shí)時(shí)傳輸安全方法不僅僅是可以大大提高對(duì)方信息處理系統(tǒng)完全確認(rèn)和對(duì)信息回復(fù)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?。同時(shí)也為那些經(jīng)常使用固定傳輸帶寬進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)帶寬的大型移動(dòng)通訊設(shè)備網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)系統(tǒng)用戶量身設(shè)計(jì),在傳輸數(shù)據(jù)帶寬上預(yù)留了一個(gè)特殊的專用空間,避免了在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中用戶在網(wǎng)絡(luò)中需要進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的各種傳輸帶寬之間的竟?fàn)幣c傳輸數(shù)據(jù)之間的沖突。同時(shí)zigbee針對(duì)不同的用戶在通信網(wǎng)絡(luò)中由于時(shí)延敏感而針對(duì)不同的應(yīng)用運(yùn)行場(chǎng)景分別進(jìn)行了很多次優(yōu)化,通信網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延及其在等待系統(tǒng)休眠或者等待系統(tǒng)正常工作的狀態(tài)下被自動(dòng)激活的網(wǎng)絡(luò)中間時(shí)延也是極其短。（4）可以降低數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)速率傳輸功耗容量大:zigbee的低數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸速率、低數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸功耗和可以支持無線短距離測(cè)量數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)娜笾饕攸c(diǎn)和這些都使它非常的合適并相宜于只需要支持簡(jiǎn)單的微電子器件。zigbee其中我們定義了兩種自動(dòng)控制處理器件:一個(gè)通用全功能自動(dòng)控制處理器件(ffd)和一個(gè)功能簡(jiǎn)化的全方位功能自動(dòng)控制處理器件(rfd)。網(wǎng)絡(luò)中的控制處理協(xié)調(diào)器(coordinator)通常認(rèn)為是一種使用全局或局部功能化的控制器件,而這些使用網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)通常為一種全局簡(jiǎn)化的或全局功能化的控制器件。

（5）信息安全性:大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?zigbee分別同時(shí)為用戶提供了數(shù)據(jù)信息完整性驗(yàn)證安全審核和用戶信息身份認(rèn)證鑒權(quán)安全審核兩個(gè)信息檢查功能,在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸中分別為用戶提供了三個(gè)等級(jí)的信息傳輸安全性。第一級(jí)安全實(shí)際上本身是一種基于無安全性應(yīng)用處理方式,對(duì)于某種安全性的應(yīng)用,如果安全應(yīng)用方式并不重要或者上層已經(jīng)對(duì)它能夠提供或者給了器件足夠的安全應(yīng)用方式進(jìn)行保護(hù),器件就完全不能可以直接通過選擇這種安全應(yīng)用方式進(jìn)行使用來直接進(jìn)行處理轉(zhuǎn)移安全性的數(shù)據(jù)。對(duì)于第二十一級(jí)別的器件安全級(jí)別,器件設(shè)備用戶完全可以通過直接使用自動(dòng)控制軟件接口接入到智能人機(jī)的自動(dòng)控制數(shù)據(jù)采集清單(acl)安全功能模塊來有效保護(hù)它并防止非法通過器仵獲取數(shù)據(jù)。在這一級(jí)不一定允許用戶采取任何文件加密后的保護(hù)措施。第三個(gè)高級(jí)別的密碼安全級(jí)別在用戶進(jìn)行多個(gè)數(shù)據(jù)庫的加密轉(zhuǎn)移中通常需要采用的密碼是符合屬于高級(jí)別的數(shù)字單位加密公鑰密碼安全標(biāo)準(zhǔn)(aes)的對(duì)稱單位數(shù)字公鑰密碼。aes技術(shù)可以廣泛地應(yīng)用來有效率地保護(hù)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)加密數(shù)據(jù)壓縮包的安全凈荷和同時(shí)可以防止其他網(wǎng)絡(luò)攻擊者故意使用冒充合法化的加密電子器件。（6）應(yīng)用模塊協(xié)議實(shí)現(xiàn)后的設(shè)計(jì)開發(fā)成本低:每個(gè)應(yīng)用模塊的初始版本設(shè)計(jì)開發(fā)成本一般原來估計(jì)在6美元左右,很快就設(shè)計(jì)成本已經(jīng)能夠大幅下降至達(dá)到1.5-2.5美元,且目前使用的xzigbee兩個(gè)模塊協(xié)議基本已經(jīng)免除了所有專利上和授權(quán)上的費(fèi)用。無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)成本傳感器一個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)中甚至至少可以同時(shí)至少具有成千上萬的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),如果我們不能嚴(yán)格地合理正確控制這些無線節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)成本,那么整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)用成本規(guī)模必將就可能會(huì)直接受到嚴(yán)重的應(yīng)用成本波動(dòng)制約,從而將嚴(yán)重地直接影響到能制約無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)成本傳感器針對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理控制功能。2.4ZigBee安全性安全保障機(jī)制主要是從安全信息服務(wù)的提供給這一層來說。然而我們這時(shí)需要特別注意的一點(diǎn)就是,系統(tǒng)的整個(gè)總體網(wǎng)絡(luò)安全性主要應(yīng)該是在一個(gè)系統(tǒng)模板上的等級(jí)基礎(chǔ)上來明確定義的,這也就可能意味著在一個(gè)系統(tǒng)模板上我們應(yīng)該用來確定某一個(gè)在具有特殊系統(tǒng)安全性的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中,系統(tǒng)到底應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)什么樣的安全。每一層(mac、網(wǎng)絡(luò)或其他各種應(yīng)用程序?qū)?均使所有數(shù)據(jù)可能被安全保護(hù),為了大大減少對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全要求,它們之間甚至可以相互共享安全的存儲(chǔ)鑰匙。ssps都是通過ZDO來對(duì)其用戶進(jìn)行自動(dòng)初始化和自動(dòng)配置的,要求其用戶能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)更高加密級(jí)別的數(shù)據(jù)加密(aes)。Zigbee本規(guī)范明確地詳細(xì)定義了中國互聯(lián)網(wǎng)社會(huì)信任管理中心的基本功能和主要用途。信任安全中心就是將安全性的鑰匙通過分配應(yīng)用到整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)中所有可以使用的設(shè)備可靠性都比較好且功能具有一定普遍性的安全裝置。2.5ZigBee協(xié)議棧分析如圖2-3為Zigbee堆?？蚣埽锢韺雍蚆AC層被IEEE802.15.4定義，網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層的技術(shù)規(guī)范被Zigbee聯(lián)盟定義。每個(gè)層向上層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。管理實(shí)體提供其他管理服務(wù)。每個(gè)服務(wù)實(shí)體由相應(yīng)的服務(wù)接入點(diǎn)（SAP）向其上層提供接口，每個(gè)服務(wù)接入點(diǎn)通過服務(wù)原語實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。2-3Zigbee堆?？蚣躾igbee堆棧層:每個(gè)層的zigbee堆棧設(shè)備都與一個(gè)特定的專用模板密切關(guān)聯(lián)相關(guān),可能為公共的專用模板或者可能是一個(gè)私人的專用模板。這些通用模板非常規(guī)范化清晰地詳細(xì)定義了各種通信設(shè)備的主要使用數(shù)據(jù)環(huán)境,設(shè)備的數(shù)據(jù)類型和通用數(shù)據(jù)集以及各種主要用于不同設(shè)備之間數(shù)據(jù)通信的通用數(shù)據(jù)簇。公共平臺(tái)模板設(shè)計(jì)能夠有效確保各種服務(wù)供應(yīng)商的相關(guān)產(chǎn)品和信息服務(wù)之間在相同的企業(yè)應(yīng)用開發(fā)場(chǎng)景中能夠具有互操作性。物理層（PHY）：該層確定了無線射頻固有的物理特性,支持兩種不同的物理射頻傳輸信號(hào),無線電的傳輸數(shù)據(jù)頻率支持范圍2450mhz,提供250kbps和16個(gè)不同傳輸通道的射頻數(shù)據(jù)無線傳輸速度。在868/915MHz范圍868MHz支持20kbit/s通道,915MHz支持10kbit/s通道。MAC子層:MAC子層就是通過一個(gè)cac的機(jī)制用來控制一個(gè)無線電訊號(hào)信道。它的主要職責(zé)還在于可以達(dá)到包括確定發(fā)送和通信標(biāo)幀、同步和實(shí)時(shí)提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸處理機(jī)制。MAC這一層主要是處理相鄰的通信裝置之間的數(shù)據(jù)單跳線與數(shù)據(jù)傳送通信。網(wǎng)絡(luò)層（NWK）：網(wǎng)絡(luò)層可以提供一個(gè)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)功能以用來確保基于MAC子網(wǎng)絡(luò)層的正確執(zhí)行操作并為每個(gè)應(yīng)用程序?qū)佑脩籼峁┖线m的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和接口。為了給整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)層的網(wǎng)絡(luò)提供必要的接口,網(wǎng)絡(luò)層通常在結(jié)構(gòu)的概念上通常需要包括兩個(gè)分別是提供必須接口和功能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)管理實(shí)體NWK第一層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理實(shí)體(NLDE)和第二層NWK層的數(shù)據(jù)管理服務(wù)實(shí)體(NLME)。NLDE-SAP主要是為用戶提供數(shù)據(jù)的在線傳送服務(wù),NLME-SAP主要是為用戶管理數(shù)據(jù)提供服務(wù)。NLME任務(wù)是利用這個(gè)NLDE加起來可以直接實(shí)現(xiàn)其一些互聯(lián)網(wǎng)管理層次的任務(wù),并且還可以維護(hù)一個(gè)可被稱為新的網(wǎng)絡(luò)托管信息庫的網(wǎng)絡(luò)托管服務(wù)對(duì)象網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。描述了NBK三個(gè)層的主要組件和應(yīng)用接口。NWK支持各種星型、樹型和其他網(wǎng)狀圖形拓?fù)?。?yīng)用層（APL）：一個(gè)新的應(yīng)用設(shè)備支持系統(tǒng)層為應(yīng)用設(shè)備支持體系應(yīng)用支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的頂層,包括一個(gè)新的應(yīng)用支持設(shè)備系統(tǒng)支持子層(APS)、Zigbee一個(gè)應(yīng)用設(shè)備系統(tǒng)支持結(jié)構(gòu)對(duì)象(ZDO)和應(yīng)用設(shè)備支持制造商所自己重新定義的一個(gè)頂層應(yīng)用設(shè)備支持結(jié)構(gòu)對(duì)象(在新的一個(gè)應(yīng)用設(shè)備支持結(jié)構(gòu)框架的頂層)。APS子層(zigbeeapplicationsupportsub-layer):服務(wù)范圍介于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層和一個(gè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層之間,指定了一個(gè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為其提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)管理規(guī)范和對(duì)用戶接口的部分,該服務(wù)規(guī)范分別定義了子層允許一個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層向其他對(duì)象的在線數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)服務(wù),以及為子層提供與用戶捆綁的服務(wù)管理數(shù)據(jù)服務(wù)。2.6ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蛕igbee網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋽?shù)據(jù)架構(gòu)主要有兩類:一個(gè)是簇狀網(wǎng)絡(luò)和星型型網(wǎng)絡(luò),另一個(gè)是網(wǎng)狀式型型網(wǎng)絡(luò)。不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)配置及其相關(guān)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾硐到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以對(duì)應(yīng)于不同的工業(yè)和應(yīng)用場(chǎng)景,在無論如何xyzigbeeg的各類無線網(wǎng)絡(luò)中,不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎到y(tǒng)配置及其相關(guān)節(jié)點(diǎn)與無線網(wǎng)絡(luò)連接點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湎到y(tǒng)的配置也不同2-4網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)模型圖如圖2-4是ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ蛨D，星形結(jié)構(gòu)只有一個(gè)位于網(wǎng)絡(luò)的中心FFD作為協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不復(fù)雜，在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)較少的情況下經(jīng)常使用，終端節(jié)點(diǎn)用RFD組成形成通信網(wǎng)絡(luò)。簇狀結(jié)構(gòu)：在這種結(jié)構(gòu)中，可以將ZigBee的節(jié)點(diǎn)作為根節(jié)點(diǎn)，從該根節(jié)點(diǎn)出發(fā)，向周圍擴(kuò)散，向其他新節(jié)點(diǎn)分配網(wǎng)絡(luò)地址，每個(gè)新加入的節(jié)點(diǎn)在可以通過連接其他節(jié)點(diǎn)來增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，其中最外面的節(jié)點(diǎn)通常是RFD設(shè)備，并且它們之間可以根據(jù)建立的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)來傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)網(wǎng)越大傳輸速度越慢，因?yàn)樾畔⒂袀鬏斞舆t。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：它通常包含一個(gè)一個(gè)co-ordinator,一系列一個(gè)router和一個(gè)enddevice。此類網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ㄅc其他樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治龇椒ㄏ嗤５?網(wǎng)狀通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)拓?fù)涮幚砑夹g(shù)需要具有較為靈活的網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)路由處理規(guī)則,在任何一種具有可能的網(wǎng)絡(luò)條件下,路由器和節(jié)點(diǎn)之間都至少可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)直接數(shù)據(jù)通訊。這種基于虛擬路由的網(wǎng)絡(luò)通訊處理機(jī)制不僅會(huì)能夠讓網(wǎng)絡(luò)信息的快速傳遞和其他通訊處理過程一樣變得比較有效,而且也就是說意味著一旦某一個(gè)基于路由的資訊通道中一旦出現(xiàn)了任何網(wǎng)絡(luò)問題,信息就必然會(huì)自動(dòng)地沿著另一個(gè)基于路由的資訊通道方向進(jìn)行快速傳遞2.7ZigBee技術(shù)抗干擾特性zigbee兩種技術(shù)的抗干擾剛性特征主要用于指出一種技術(shù)抗衡相同頻段的干擾,也就是說一種來自于共用相同工作時(shí)間同一頻段的其他兩種技術(shù)所可能產(chǎn)生的同頻干擾。對(duì)于設(shè)備同頻同步干擾的安全防范和有效抵御檢測(cè)能力也已經(jīng)是一個(gè)當(dāng)前極為重要的技術(shù)問題,因?yàn)檫@直接影響關(guān)系接受到整個(gè)同步干擾檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備的安全性能。zigbee在2.4ghzee頻段內(nèi)的高速無線互聯(lián)網(wǎng)所必須具有的強(qiáng)抗干擾網(wǎng)絡(luò)功能便已經(jīng)意味著它們可以與一臺(tái)wi-fi、藍(lán)牙、wirelessusb,以及一臺(tái)小型家用無繩計(jì)算機(jī)和一臺(tái)微波爐設(shè)備進(jìn)行可靠的通訊共存。ieee802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)明確提供了許多認(rèn)證機(jī)制,以便有效保障ghzigbee在2.4ghz上的頻段及其他無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間的相互共存。2.8ZigBee堆棧容量及設(shè)備基于一個(gè)zigbee堆棧所提供規(guī)定的全部網(wǎng)絡(luò)功能和技術(shù)支撐,我們不僅可以簡(jiǎn)單地通過推測(cè)并得出zigbee堆棧在開始實(shí)現(xiàn)時(shí)就已經(jīng)需要大量使用嵌入到該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)部的大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)資源。不過這本zigbee應(yīng)用規(guī)范明確地分別定義了三種不同類型的啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)設(shè)備,每種都應(yīng)該具有自己對(duì)其應(yīng)用功能的基本要求:zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器就是通過啟動(dòng)和分布式網(wǎng)絡(luò)配置整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的某種協(xié)調(diào)設(shè)備。協(xié)調(diào)器既已經(jīng)能夠支持維護(hù)間接尋址時(shí)所使用的直接綁定尋址表格,又已經(jīng)能夠同時(shí)支持與之密切相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)連接,同時(shí)也已經(jīng)能夠?yàn)橛脩粼O(shè)計(jì)一個(gè)新的信任管理中心及為它執(zhí)行其他的管理活動(dòng)。一個(gè)新的zigbee無線網(wǎng)絡(luò)僅僅是需要它擁有一個(gè)新的zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。zigbee網(wǎng)絡(luò)路由器網(wǎng)絡(luò)是一種能夠支持與電腦互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,能夠把網(wǎng)絡(luò)消息通過一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)直接轉(zhuǎn)發(fā)給其它的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。zigbee網(wǎng)格或者是樹型網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是可以配置多個(gè)zigbee路由器。zigbee的星型無線通信網(wǎng)絡(luò)并沒有支持zigbee的路由器。zigbee端終設(shè)備就是一種可以實(shí)現(xiàn)與之相關(guān)的功能,并且使用zigbee網(wǎng)絡(luò)來到達(dá)其它需要與之進(jìn)行通信的設(shè)備。其存儲(chǔ)單元的容量比較小,但是要求很小。但是我們需要特別強(qiáng)調(diào)的一個(gè)問題就是,網(wǎng)絡(luò)上的特殊結(jié)構(gòu)往往會(huì)戲劇化地影響到一個(gè)設(shè)備使用時(shí)所必須的資源。nwk支持的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕愋椭饕行切?、樹型和網(wǎng)格式。在這幾個(gè)類型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?星形網(wǎng)絡(luò)相對(duì)于資源的利用率要求較低。zigbee堆棧本身就應(yīng)該能夠?yàn)橛脩籼峁┓蟴igbee規(guī)范所要求的全部功能,因此制造商的主要工作就是研究和開發(fā)現(xiàn)場(chǎng)上的實(shí)踐。為了更加簡(jiǎn)單容易地實(shí)現(xiàn),如果一個(gè)制造廠家在生產(chǎn)時(shí)需要采用某些公共模板,則可以采用大多數(shù)目前已經(jīng)現(xiàn)成的模板。如果沒有合適的公開模板,則我們就可以考慮充分利用其它模板已經(jīng)進(jìn)行的工作來創(chuàng)建自己的模板。zigbee協(xié)議棧的體系中會(huì)包含一系列的層元件,其中主要包括ieee802.15.42003標(biāo)準(zhǔn)中的mac層和phy層,當(dāng)然還會(huì)包括zigbee組織者所設(shè)計(jì)的nwk層。每一層元件都有其具體的服務(wù)功能。3、遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3.1設(shè)計(jì)思路本文具體要求如何制作無線通信遙控器是用來能夠達(dá)到完全控制整個(gè)工程機(jī)械正常工作的這一目的,需要通過制作完整的無線發(fā)射機(jī)和接收控制系統(tǒng),同時(shí)它還可以通過監(jiān)控顯示屏幕來顯示整個(gè)工程機(jī)械的正常工作運(yùn)行狀態(tài)。因此使用CC2530芯片作為最主要的部分。使用oled12864顯示器功能來準(zhǔn)確顯示各種工程機(jī)械的正常工作運(yùn)行狀態(tài)。這里使用繼電器模擬工業(yè)設(shè)備的開關(guān),指示彩燈模擬工程機(jī)械的工作狀態(tài)切換。CC2530為控制元件,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。OLED顯示實(shí)時(shí)狀態(tài)和工作信息。3.2設(shè)計(jì)框圖如圖3-1為整體設(shè)計(jì)框圖，以簡(jiǎn)單實(shí)用成本低為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)基于ZigBee的無線控制系統(tǒng)開發(fā)的工業(yè)遙控器。遙控器分為兩部分：發(fā)射器和接收器。發(fā)射器由操作人員操作經(jīng)由無線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到接收器，接收機(jī)器安裝在工程機(jī)械上，當(dāng)接收到指令時(shí)做出相應(yīng)的操作，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的遠(yuǎn)距離操控。3-1整體設(shè)計(jì)框圖3.3功能分析系統(tǒng)由三個(gè)主要部分組成:遙控器系統(tǒng)的控制和管理系統(tǒng)是智能遙控?zé)o線發(fā)射機(jī)和智能遙控?zé)o線接收器兩個(gè)主要部分相互結(jié)合而成,發(fā)射器由控制系統(tǒng)的一個(gè)部分操作者對(duì)智能遙控進(jìn)行了操控。接收元件可以直接用于各種中型的小工程機(jī)械上。本文中的遙控器是一個(gè)發(fā)射設(shè)備。1.通用性：遙控器滿足大多數(shù)工程設(shè)備的使用，并且系統(tǒng)容易改進(jìn)。2.可靠性:其可靠度一直是一臺(tái)自動(dòng)遙控器最重要的關(guān)鍵技術(shù)和重要性能指標(biāo),也是設(shè)計(jì)中最重要的部分。3.可監(jiān)控：選擇OLED

12864顯示器顯示操作信息和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。4.通信頻段：采用cc2530射頻通信模塊。5.供電：遙控器在無線控制方式下采用電源供電，有特殊的供電電路。6.外殼：由于我國建筑工程現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境惡劣,遙控器的控制外殼本身結(jié)構(gòu)應(yīng)該必須完全具備具有防水、抗機(jī)械撞擊、耐化學(xué)腐蝕、抗電磁波和干擾等特殊環(huán)境保護(hù)作用性能,設(shè)置的遙控外殼按其可靠性和特殊防護(hù)性能標(biāo)準(zhǔn)值的等級(jí)不不得低于i或ip6。7.靈活性：便操作人員攜帶使用。3.4無線頻段的選擇無線通信遙控射頻自動(dòng)無線通信遙控系統(tǒng)射頻是自動(dòng)遙控器系統(tǒng)的主要射頻無線通信射頻傳輸方式,開發(fā)初期往往因?yàn)樾枰孪妊芯看_定具體的射頻無線通信傳輸頻段。工業(yè)專用無線通信專用遙控器的各種工業(yè)專用無線射頻通信頻段工業(yè)無線通信中所有的需要廣泛使用和應(yīng)用的各種射頻通信頻段多數(shù)均按國家規(guī)定統(tǒng)稱為1sm##z的各種工業(yè)專用無線射頻通信頻段,即廣泛應(yīng)用于各種大型工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)用無線通信用的各種射頻通信頻段,包括433mhz、869mhz、2.4ghz等。其中433mhz及2.4ghz的無線電和通用載波信號(hào)發(fā)射頻段目前在實(shí)際無線應(yīng)用中已被使用最多,所以我們通?？梢酝ㄟ^手動(dòng)設(shè)置選擇兩個(gè)無線通用信號(hào)頻段后就可以直接進(jìn)行無線信號(hào)交換發(fā)射器與無線信號(hào)交換接收器之間的無線射頻信號(hào)交換收發(fā)。3.5設(shè)計(jì)基本原則要求（一）可靠性:一個(gè)設(shè)計(jì)想要實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，整體的設(shè)計(jì)在初期的工作中都能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，但在往后的開發(fā)設(shè)計(jì)中就難以達(dá)成相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，這樣的情況是我們每個(gè)人都不想看到的，所以二次設(shè)計(jì)中我們要想滿足的功能要讓用戶能長(zhǎng)時(shí)間的依靠我們，可靠的性能也是整個(gè)硬件檢測(cè)開發(fā)過程中必要重要的指標(biāo)檢測(cè)。（二）方便后期檢查:在整個(gè)硬件檢測(cè)過程中，我們?cè)诒敬雾?xiàng)目的開發(fā)過程中要把用戶放在第一位讓其進(jìn)行使用，然后再通過的模塊提示以及系統(tǒng)工作狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程，讓其系統(tǒng)能夠進(jìn)行正常地反饋工作，對(duì)于其中的軟件系統(tǒng)編程方面要實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能的模塊化封裝工作，因?yàn)橹挥羞@樣的功能實(shí)現(xiàn)在后期錯(cuò)誤排查以及系統(tǒng)的功能添加工作才能體現(xiàn)出具體的完整性和健壯性，用戶能夠方便工作。（三）性價(jià)指數(shù)達(dá)標(biāo)：在整個(gè)硬件控制模塊發(fā)展迅速的社會(huì)下，琳瑯滿目的產(chǎn)品已經(jīng)占據(jù)了整個(gè)市場(chǎng)，能夠在完成基本的功能下，進(jìn)行整個(gè)流程的選擇以及在節(jié)省成本的前提下選擇出最適合本次開發(fā)的選擇，避免繁瑣的硬件連接以、簡(jiǎn)單合適的編程語言以及編程環(huán)境的選擇，可能我研發(fā)的設(shè)計(jì)已經(jīng)有類似的產(chǎn)品上線，因此，只有在完全的性能以及成本選擇有相對(duì)優(yōu)勢(shì)的情況下，才能體現(xiàn)出我們整個(gè)產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)。達(dá)到繼電器測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的。4、遙控系統(tǒng)硬軟件設(shè)計(jì)4.1電源電路電源電路維護(hù)在該電路中保證具有一定的持續(xù)輸出電流,為電路提供電能。電源系統(tǒng)可以再細(xì)分為間接直流電源或者者說是直接分流驅(qū)動(dòng)電源。直流電源分別必須具有正、負(fù)極。其中它的正極穩(wěn)壓電位相對(duì)較高,負(fù)極穩(wěn)壓電位相對(duì)較低。例如,當(dāng)兩個(gè)輸入電極相互連接作用到一個(gè)輸入電路時(shí),該連接電路的電極兩端之間就由于可以直接保持一個(gè)恒定的輸入電極相位差,從而直接形成了一個(gè)從電路正極端的輸出電流到電路負(fù)極的恒定電流。交流電源可以提供穩(wěn)定的電壓和頻率,即所謂的交流電源.如下圖所示4-1為電源電路。4-1電源電路4.2穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路是一種具有穩(wěn)點(diǎn)電壓能力的電路。有些電路對(duì)電壓的穩(wěn)定要求較高，電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致不能正常工作。如圖4-2是系統(tǒng)選擇的穩(wěn)壓電路，為保證電路的正常運(yùn)行。簡(jiǎn)單的串聯(lián)穩(wěn)定電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。三極管有電流放大作用，所以會(huì)加大其輸出電流。但是，輸出電壓還不能調(diào)節(jié)。圖4-23.3V穩(wěn)壓電路4.3彩燈指示電路本文利用彩燈指示來模擬工程機(jī)械工作狀態(tài)的切換，如圖4-1-3為彩燈指示電路。圖4-1-3彩燈指示電路4.4繼電器模塊繼電器(法語英文正式標(biāo)題:relay)通常是一種主要用于進(jìn)行電氣控制的繼電裝置。當(dāng)電力輸入量(包括勵(lì)磁量)不能滿足我們產(chǎn)品規(guī)定的性能要求時(shí),使得電力控制量具備了在控制電力進(jìn)入輸出裝備所需的各種功率變化。它在遠(yuǎn)程控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與受控系統(tǒng)之間存在交互。它通常認(rèn)為適合廣泛應(yīng)用于各種自動(dòng)控制的開關(guān)電路中,實(shí)際上說它就是一種通過利用小輸出電流開關(guān)來自動(dòng)控制最大輸出電流而自動(dòng)運(yùn)行的"自動(dòng)開關(guān)"。因此,它在各個(gè)集成電路應(yīng)用中都一直扮演著自動(dòng)電壓調(diào)整、安全漏電防護(hù)及射頻信號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)換等集成電路的重要角色。繼電器主要材料包括靜電接觸器和彈簧、線圈、鐵芯、銜鐵等構(gòu)成。施加一定的短波電壓在連接線圈上的兩端后,會(huì)直接產(chǎn)生一定的短波電流,進(jìn)而可以使得在線圈兩端產(chǎn)生一定的短波電磁輻射效果,銜鐵會(huì)被電磁力吸引,然后從拉伸力中釋放出來,兩個(gè)接點(diǎn)就會(huì)接觸。電源切斷后,吸力馬上消失。銜鐵恢復(fù)到初期狀態(tài)。銜鐵觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了電路的接通和切斷。如圖4-4為繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路。如圖4-4為繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路。圖4-4繼電器驅(qū)動(dòng)控制電路4.5OLED顯示器OLED屏幕作為一種新型的顯示技術(shù)，具有高亮度、高對(duì)比度、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。在我們正常的顯示調(diào)整過程中，我們?cè)絹碓蕉嗟厥褂眠@種屏幕。我們通常使用128X64分辨率和0.96英寸屏幕尺寸。由于其體積小、分辨率高，具有良好的顯示效果和便攜性。如表4-5為OLED基本信息?；拘畔?shù)分辨率128x64電壓3.3V-5V協(xié)議IIC/SPI4-5OLED的基本信息圖4-6OLED12864模塊如圖4-6為OLED12864模塊，在使用的過程中其通訊模式為4線SPI、IIC接口。如圖4-7.是液晶顯示屏OLED12864電路，VCC提供電源，GND接地，SCL做為用來計(jì)時(shí)CLK時(shí)鐘，在高電平是觸發(fā)。電源電壓采用2.2V~5.5V，SDA作為MOSI數(shù)據(jù)，在高電平時(shí)有用，使用電源電壓為2.2V~5.5V。本文我們電源供電電壓為5V。圖4-7液晶顯示OLED12864電路4.6Zigbee模塊:CC2530美國德州儀器公司研制的CC253X系列，該CPU采用8051兼容核心循環(huán)，生產(chǎn)成本低，工作效率高。它不僅具有射頻發(fā)射機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，CC253X系列提供MCU無線設(shè)備和地址識(shí)別模塊，Zigbee和RF4CE.CC2530是一個(gè)功能強(qiáng)大、價(jià)格低廉的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，CC2530具有射頻接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，flash有四個(gè)版本。CC2530f256在不同的情況可以平穩(wěn)運(yùn)行，適用于超低功率系統(tǒng)。極大的提升了運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換效率，更好的控制了能量消耗。CC2530采用6mm×6mm的QFN40的封裝共有40個(gè)引腳。如圖4-8為引腳圖。4-8引腳圖cc2530引腳主要電路分為兩個(gè)i/0端口和總線引腳,電源線引腳及電源控制線引腳。有21個(gè)完整i/o物理端口使它可以直接被使用來對(duì)它進(jìn)行端口編程,完整8位端口的分別為一些p0和一個(gè)p1,只有5個(gè)完整i/o端口可以使用位端口的數(shù)值分別為0和p2。一組例如sfr等等寄存器的輸入地址或者配置字節(jié)由一個(gè)新的軟件管腳來進(jìn)行設(shè)置,因此這些寄存管腳都通常可以被軟件用來設(shè)計(jì)作為一種可以連接如aadc、定時(shí)器/自動(dòng)計(jì)數(shù)器或者ruart等等組件的外圍通用控制i/0端口或者與外圍控制裝置接口相連的通用接口。CC2530引腳描述見表4-9：4-9引腳描述表引腳名稱引腳引腳類型描述AVDD128電源（模擬）2V—3.6V模擬電源連接AVDD227電源（模擬）2V—3.6V模擬電源連接AVDD324電源（模擬）2V—3.6V模擬電源連接AVDD429電源（模擬）2V—3.6V模擬電源連接AVDD521電源（模擬）2V—3.6V模擬電源連接AVDD631電源（模擬）2V—3.6V模擬電源連接DCOUPL40電源（數(shù)字）1.8V數(shù)字電源去耦。不使用外部電路供應(yīng)DVDD139電源（數(shù)字）2V—3.6V數(shù)字電源連接DVDD210電源（數(shù)字）2V—3.6V數(shù)字電源連接GND-接地接地襯墊必須連接到一個(gè)堅(jiān)固的地面GND1,2,3,4未使用的引腳連接到GNDP0_019數(shù)字I/0端口0.0P0_118數(shù)字I/0端口0.1P0_217數(shù)字I/0端口0.2P0_316數(shù)字I/0端口0.3P0_415數(shù)字I/0端口0.4P0_514數(shù)字I/0端口0.5P0_613數(shù)字I/0端口0.6P0_712數(shù)字I/0端口0.7P1_011數(shù)字I/0端口1.0—20mA驅(qū)動(dòng)能力P1_19數(shù)字I/0端口1.1—20mA驅(qū)動(dòng)能力P1_28數(shù)字I/0端口1.2P1_37數(shù)字I/0端口1.3P1_46數(shù)字I/0端口1.4P1_55數(shù)字I/0端口1.5P1_638數(shù)字I/0端口1.6P1_737數(shù)字I/0端口1.7P2_036數(shù)字I/0端口2.0P2_135數(shù)字I/0端口2.1P2_234數(shù)字I/0端口2.2P2_333數(shù)字I/0端口2.3/32.768KHzXOSCP2_432數(shù)字I/0端口2.4/32.768KHzXOSCRBIAS30模擬I/0參考電流的外部精密偏置電阻RESET_N20數(shù)字輸入復(fù)位，活動(dòng)到低電平RF_N26RFI/0RX期間負(fù)RF輸入信號(hào)到LNARF_P25RFI/0RX期間正RF輸入信號(hào)到LNAXOSC_Q122模擬I/032MHz晶振引腳1或RF外部時(shí)鐘輸入XOSC_Q223模擬I/032MHz晶振引腳2如圖4-10為CC2530射頻電路描述經(jīng)濟(jì)有效CC2530的無線網(wǎng)絡(luò)的對(duì)宏處理器與SimpleLinkccc2592的擴(kuò)展器協(xié)作,提高接收機(jī)靈敏度,增加整個(gè)鏈路預(yù)算,使Zigbee網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的范圍加倍。結(jié)合這些設(shè)備制作了系統(tǒng)解決方案。非常適合家庭和工業(yè)應(yīng)用自動(dòng)化、照明、計(jì)量、傳感器網(wǎng)絡(luò)。cc2530是一種廣泛用于在zieee802.15.4、zigbee和rrrf4ce等廣泛應(yīng)用的用在嵌入式電腦芯片上的操作系統(tǒng)(soc)設(shè)計(jì)解決辦法方案。cc2530將技術(shù)推動(dòng)發(fā)展導(dǎo)致智能射頻收發(fā)器的卓越射頻技術(shù)應(yīng)用性能與各種國際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)相結(jié)合,具有包括增強(qiáng)型8051宏處理器、系統(tǒng)內(nèi)的各種可編程射頻閃存、8kbram等各種應(yīng)用功能的強(qiáng)大射頻技術(shù)性能特征。這個(gè)通用芯片通過為企業(yè)客戶自身提供最先進(jìn)的功能選擇性和資源共存性,實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)代工業(yè)高技術(shù)水平的綜合應(yīng)用,在優(yōu)秀的鏈接預(yù)算和低電壓下運(yùn)行。4-10CC2530射頻電路4.7復(fù)位電路復(fù)位電路主要是將集成電路重新恢復(fù)至原始狀態(tài)的一種裝置.其設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單,通常的情況下,只有一個(gè)電阻器和一個(gè)組合式的電容器才能做到,然后就更加復(fù)雜,如用三極管進(jìn)行協(xié)調(diào).為了保證集成電路穩(wěn)定可靠地運(yùn)行,復(fù)位電路本身就是重要的一個(gè)組成部分,它的第一個(gè)主要功能就是上電復(fù)位.大多數(shù)集成電路的正常工作都需要±5%的電源,即4.75-5.25v.由于采用的是按照固定時(shí)間順序編碼排列的數(shù)字電路,需要維持時(shí)鐘和信號(hào)的穩(wěn)定,因此,在芯片供電時(shí),只有當(dāng)vcc大于4.75v或者低于5.25v和石英振蕩器穩(wěn)定地工作時(shí),芯片就能夠解除復(fù)位和停止信號(hào),芯片就會(huì)開始正常地工作如圖4-114-12所示.4-11復(fù)位電路4-12調(diào)試仿真接口4.8Zigbeecc2530源程序如圖4-13，4-14為Zigbee源程序運(yùn)行圖模擬了工程機(jī)械接收工作指令后的工作狀態(tài)。4-13源程序運(yùn)行圖4-14Zigbee源程序運(yùn)行圖5、遙控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5.1系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)CC2530核心模塊：本次設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)CC2530為核心，數(shù)據(jù)的分析處理在這里集中進(jìn)行，也是整個(gè)進(jìn)程輸入輸出的控制中心。模塊的最核心CPU，是整個(gè)模塊的中樞。OLED12864顯示屏：本次設(shè)計(jì)使用OLED12864顯示屏，可以用來顯示工程機(jī)械的工作信息，OLED沒有LCD的限制，LCD是一種相對(duì)于OLED更簡(jiǎn)單的顯示屏，不能顯示漢字，所以不符合我們的需求。當(dāng)我們發(fā)出不同的指令時(shí)，顯示屏?xí)鶕?jù)系統(tǒng)不同的工作情況顯示提供相應(yīng)的信息。程序下載模塊：本文的程序下載模塊，用于將完善的程序下載到CC2530模塊中，并完成相應(yīng)的動(dòng)作反應(yīng)。繼電器模塊：本文設(shè)計(jì)了繼電器模塊。繼電器通常用作點(diǎn)控制裝置。繼電器模塊主要由控制系統(tǒng)和受控系統(tǒng)兩部分組成。繼電器就像一個(gè)自動(dòng)啟停開關(guān),由電壓和觸點(diǎn)的電流受到線圈控制。一般情況下,負(fù)載電流值小于10a時(shí),可以接通或切斷電路。如果控制器的負(fù)載電流太大,則可以使用控制單元。因此,它在各種電路中都有著自動(dòng)調(diào)整、安全防護(hù)和信號(hào)轉(zhuǎn)換等電路。5.2程序調(diào)試本次設(shè)計(jì)中使用的開發(fā)工具為IAR-8051。它的主要優(yōu)點(diǎn)之一是使用方便,精度高。它的主要應(yīng)用功能組件包括c/cc++文件編譯器、連接器、組件管理工具、文本文件編輯器、程序庫文件管理器、工程文件管理器。IAREmbodedWorkbench模塊化集成環(huán)境有很強(qiáng)的開拓性。編輯器支持多個(gè)字節(jié)。有匹配代碼的模板。工具有兩種設(shè)置為：不的進(jìn)行與處理。首先進(jìn)行