毕业设计（论文）-基于ZigBee技术的多路无线抢答器研制Word文档下载推荐.doc

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1.3.2.介质访问层 9

1.3.3.网络层 10

第2章系统原理分析与整体设计 12

第2.1节系统目标 12

第2.2节系统设计思路 12

第2.3节系统工作原理 12

第2.4节主芯片CC2430的特点介绍 13

第2.5节网络拓扑结构 14

第3章系统硬件设计 15

第3.1节硬件电路和实现 15

第3.2节指示灯电路 15

第3.3节按键电路 15

第3.4节显示电路 16

第3.5节节点模块电路（CC2430） 16

第4章软件设计 18

第4.1节主程序框图 18

第4.2节主控模块程序框图 19

第4.3节从机模块程序框图 19

第4.4节程序代码 20

第5章试验与分析 21

第5.1节硬件平台 21

5.1.1.ZigBee无线模块 21

5.1.2.ZigBee调试模块 21

5.1.3.电源接口电路 22

5.1.4.USB虚拟RS-232接口 23

5.1.5.DTD243A测试接口 23

第5.2节集成开发环境与软件调试 24

第5.3节传输距离测试 24

第5.4节展望 24

结论 26

参考文献 27

致谢 28

附录1作品实物图和电路原理图 29

附录2部分源程序 33

-ii-

【摘要】：

针对抢答器广泛应用的因素，本系统是在分析比较传统有线抢答器和各种无线抢答器的基础上基于最新ZigBee技术而设计的多路无线抢答器。

文中分析了采用ZigBee技术的优势，及其对基于其他无线技术无线抢答器的改善情况。

文中提出了ZigBee无线传感器网络节点设计方案，选用TI（德州仪器）公司的CC2430设计了一种低成本、低功耗的无线传感器网络通用节点和具有良好可扩展性的

软硬件平台。

文中详细介绍了ZigBee技术、ZigBee协议栈、网络拓扑结构和zigbee技术的优势等。

系统以TI公司的CC2430芯片和模拟电子器件为核心，利用TI公司芯片低功耗低电压工作的特点，设计的一款最大无线传输距离为15M的便携式多路无线抢答器。

本文介绍了系统的软硬件设计和实现细节。

经过实际的调试和运行，验证了本系统的正确性和实用性。

【关键词】：

ZigBee;

CC2430;

[Abstract]:

Inthelightofthewidespreadapplicationofthepreemptivereplymachine,themultipathwirelesspreemptivereplymachineisdesignedonthebasisoftheanalysisandcomparisonofthetraditionalwirepreemptivereplymachineandallkindsofwirelesspreemptivereplymachine,basedonthelatestZigBeetechnology.ThepaperformulatestheadvantageofusingtheZigBeetechnologyanditsimprovementcomparedtothewirelesspreemptivereplymachineadoptedotherwirelesstechnology.

ThepaperadvancestheZigBeewirelesstransducernetworknodedesignprojectanddesignsanewwirelesstransducerwithlowcostandlowconsumptionchoosingtheCC2430oftheTIcompanyandaplatformofsoftwareandhardwarewithfineexpansibility.ThepaperalsoelaboratestheZigBeetechnology,theZigBeeprotocolstack,thenetworktopologyandthesuperiorityoftheZigBeetechnologyetc.ThesystemfocusesontheCC2430chipoftheTIcompanyandanalogelectronicinstrumentstodesignaportablemultipathwirelesspreemptivereplymachinewitha15mmaximumtransmissiondistancemakinguseofthelowcostandlowconsumptioncharacteristicofthechip.Thepaperintroducesthesoftwareandhardwaredesignofthesystemanditsimplementationdetails.Thephysicaldebugandtestvalidatethecorrectnessandpracticality.

[Keywords]:

ZigBee;

前言

ZigBee这个名字来源于蜜蜂的通信方式，蜜蜂之间通过跳Zigzag形状的舞蹈来相互交流信息，以便共享食物源的方向、位置、和距离等信息。

与其它无线协议相比，ZigBee无线协议提供了低复杂性、缩减的资源要求。

随着ZigBee技术的不断完善，它将成为当今世界最前沿的数字化无线技术。

ZigBee所具有的低功耗、低成本、低速率和使用便捷等显著优势，使它必将有着广阔的应用前景。

ZigBec联盟预言在未来的四到五年内，每个家庭将拥有50个ZigBee器件，最后将达到每个家庭150个。

相信在不久的将来，会有越来越多的具有ZigBee功能的产品进人我们的生活，为我们的生活和工作带来极大的方便和快捷。

基于最新的ZigBee技术的无线抢答器，主芯片CC2430整合了业界领先的2.4GHzIEEE802.15.4/ZigBeeRF收发机CC2420以及工业标准的增强型8051MCU的卓越性能，克服了一般无线抢答器信号传输延时的误差，更能实现比赛公正性。

拥有结构简单、体积小、功能强，电路简单的特点且功耗低可实现便携式，ZigBee无线抢答器使活动空间上更自由化。

本文第一章引言

介绍了课题设计的背景和研究意义，并且对最新的ZigBee技术做了简单的介绍，将ZigBee技术与其他无线技术优缺点进行比较。

第二章系统原理分析与整体设计

从系统目标、设计思路、工作原理对该系统设计进行分析。

第三章系统硬件设计

从模块的角度介绍了系统各个硬件电路设计。

第四章软件设计

主要从软件流程的角度对系统软件的设计思路进行介绍。

第五章试验与分析

从硬件平台的建立到软件集成开发环境的使用，对开发平台进行详细介绍。

第1章引言

第1.1节选题依据及研究意义

1.1.1.设计背景

系统是在最新的ZigBee技术的基础上研制的多路无线抢答器。

它是以TI公司的CC2430芯片和模拟电子器件为核心，利用TI公司芯片低功耗低电压工作的特点，设计的一款最大无线传输距离为15M的便携式多路无线抢答器。

传统的有线抢答器，线路众多、体积庞大、结构复杂、操作不方便、扩展复杂，活动场地严重受限制。

其缺点概括讲就是不仅消耗大量的人力物力而且操作十分不方便。

基于单片机设计的射频无线抢答器，由一组无线发射器和一个无线接收器、解码器、单片机以及数码显示器和音响警示电路等组成。

虽然成本也比较低廉但电路比较复杂，稳定性不高，电路之间信号传输有一定的时间延时和单片机程序顺序执行而带来的微小误差。

基于传统的有线抢答器实用性差的特点，设计了基于最新的ZigBee技术的便携式多路无线抢答器。

在从机上设简单的按键和复位键及通信指示灯实现抢答功能，结构简单方便易操作；

在主机上，除了主机的基本电路外，还加了多个数码管用来实现接收结果的显示和实现相应操作的按键电路。

系统采用ZigBee技术的原因在于：

硬件设计和软件设计做起来比使用蓝牙技术实现更加简单；

低成本；

低功耗；

传输速率适中；

优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性；

硬件支持CSMA/CA功能；

数字化的RSSI/LQI支持强大的DMA功能；

带有2个强大的支持几组协议的USART，以及1个符合IEEE802.15.4规范的MAC计时器，1个常规16位计时器和2个8位计时器，拥有强大灵活的开发工具。

系统设计的优势在于：

拥有结构简单、体积小、功能强，电路简单的特点且功耗低可实现便携式，使活动空间上更自由化。

基于综上的比较，该系统的优势明显，拥有研制的价值和广阔前景。

1.1.2.几种无线技术的比较

（1）、蓝牙（BlueTooth）

蓝牙（BlueTooth）最早是爱立信在1994年开始研究的一种能使手机与其附件（如耳机）之间互相通信的无线模块。

1998年，爱立信、诺基亚、IBM等公司共同推出了蓝牙技术，主要用于通信和信息设备的无线连接。

它的工作频率为2.4GHz，有效范围大约在10m半径内。

Bluetooth列入了IEEE802.15.1，规定了包括PHY、MAC、网络和应用层等集成协议栈。

为对语音和特定网络提供支持，需要协议栈提供250kB系统开销，从而增加了系统成本和集成复杂性。

另外，Bluetooth对每个“Piconet”（微微网）有只能配置7个节点的限制，制约了其在大型传感器网络开发中的应用。

（2）、Wi-Fi（IEEE802.11）

Wi-Fi（WirelessFidelity，无线高保真）也是一种无线通信协议。

IEEE802.11的最初规范是在1997年提出的。

主要目的是提供WLAN接入，也是目前WLAN的主要技术标准，其工作频率也是2.4GHz。

目前，IEEE802.11标准还没有被工业界广泛接受。

IEEE802.11流行的几个版本包括“a”（在5.8GHz波段带宽为54MBps）、“b”（波段2.4GHz带宽为11MBps）、“g”（波段2.4GHz带宽为22MBps）。

这种复杂性为用户选择标准化无线平台增加了困难。

Wi-Fi规定了协议的物理（PHY）层和媒体接入控制（MAC）层，并依赖TCP/IP作为网络层。

由于其优异的带宽是以大的功耗为代价等，因此大多数便携Wi-Fi装置都需要常规充电。

这些特点限制了它在工业场合的推广和应用。

（3）、IrDA

红外线数据协会IrDA（InfraredDataAssociation）成立于1993年。

IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术。

IrDA标准的无线设备传输速率已从115.2kbps逐步发展到4Mbps、16Mbps。

目前，支持它的软硬件技术都很成熟，在小