短距离无线传输技术的种类及基于Zigbee技术的粮仓温湿度控制.docx
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综合设计
专业综合设计
题目：
短距离无线传输技术研究
班级：
电信09-2
姓名：
孙亚军
学号：
0906110219
指导教师：
张沛泓
成绩：
电子与信息工程学院
信息与通信工程系
目录
摘要：
3
1短距离无线通信概述 4
1.1短距离无线通信的定义及网络组成 4
1.2短距离无线数据网络的特点 5
1.2.1大规模网络 5
1.2.2．自组织网络 5
1.2.3动态性网络 5
1.2.4可靠的网络 6
1.2.5以数据为中心 6
1.3短距离无线数据网络的应用领域 6
2常用的短距离无线数据网络技术 6
2.1蓝牙（Bluetooth）技术 7
2.1.1蓝牙（Bluetooth）通信技术简介 7
2.1.2蓝牙（Bluetooth）技术的优势和不足 8
2.1.3蓝牙技术的特点及应用 8
2.2Wi-Fi（WirelessFidelity无线高保真）技术 9
2.2.1Wi-Fi协议标准 9
2.2.2Wi-Fi的优势和不足 10
2.3红外线IrDA（Infra-redDeliverableAccess）技术 10
2.3.1红外线IrDA数据通信 11
2.3.2红外线IrDA技术的优势和不足 11
2.4超宽带UWB（UltraWideBand）技术 11
2.4.1超宽带UWB的特点 12
2.5短距通信NFC（NearFieldCommunication）技术 12
2.5.1短距通信NFC技术简介 13
2.5.2NFC通信技术的特点 13
2.5.3NFC技术的应用 13
2.6紫蜂（Zigbee）技术 14
2.6.1Zigbee的工作频率 14
2.6.2Zigbee技术的优势和不足 15
2.6.3Zigbee技术的主要应用 15
2.7射频识别RFID（RadioFrequencyIdentification）技术 16
2.7.1RFID技术的工作原理 16
2.7.2RFID技术的特点 17
2.7.3RFID技术的应用 18
2.8小结 18
3ZIGBEE通信技术 19
3.1Zigbee的协议体系结构 19
3.1.1物理层 19
3.1.2数据链路层 21
3.1.3网络层 21
3.1.4应用会聚层 22
3.2典型的Zigbee节点硬件 23
3.3Zigbee芯片的种类及特点 24
3.3.1CC1000 24
3.3.2CC1100 25
3.3.3CC2430 26
3.3.4CC2500 28
3.4.5nRF905 29
4粮仓测量温湿度的方法及方案 29
4.1粮仓测量温湿度的方法 29
4.2粮仓测量温湿度的方案 30
4.2.1总体设计方案 30
4.2.2方案的比较与论证 32
参考文献 33
摘要：
当今无线通信在人们的生活中扮演越来越重要的角色，摆脱物理连接上的限制，自由地、随时随地地接入网络获取信息，成为现代社会的一种强烈需求。
同时低功耗、微型化是人们对当前无线通信产品尤其是便携产品的基本要求，因此近距离无线通信正逐渐引起越来越广泛的注意。
多年来人们不断探索形成了当今令人眼花缭乱的短距离无线通信协议和相关产品，本文首先就几类短距离无线通信技术做了简要的说明和分析，对各种短距离无线通信技术的优势和不足做了说明和对比；其次，还对具有许多优点的Zigbee技术进行了详细的说明；最后，对一直在讨论的“粮仓的温湿度测量”进行了讨论，并给出了两个方案。
关键词：
短距离无线传输Zigbee粮仓温湿度测量
Abstract:
Intoday'swirelesscommunicationinpeople'slivesplayanincreasinglyimportantrole,getridofthephysicalconnectionrestrictions,freeaccesstoinformation,wheneverandwhereverpossibletoaccessthenetwork,becomeastrongdemandformodernsociety.Atthesametime,lowpowerconsumption,miniaturizationispeopleisespeciallythebasicrequirementsofportableproductsonthecurrentwirelesscommunicationsproducts,sotheshortdistancewirelesscommunicationhasattractedmoreandmoreattention.Overtheyearspeoplecontinuetoexploretheformationofshort-rangewirelesscommunicationprotocolinaseethingsinablurandrelatedproducts,inthispaper,severalkindsofshortdistancewirelesscommunicationtechnologyisdiscussedandanalyzed,advantagesanddisadvantagesofvariouskindsofshortdistancewirelesscommunicationtechnologyareexplainedandcompared;secondly,alsohasmanyadvantagesofZigbeeadetailedtechnicaldescription;finally,onhasbeendiscussedin"thegranaryoftemperatureandhumiditymeasurement"isdiscussed,andgivestwoschemes.
Keywords:
shortdistancewirelesstransmissionZigbeegranarytemperatureandhumiditymeasurement
1短距离无线通信概述
1.1短距离无线通信的定义及网络组成
短距离无线通信泛指在较小的区域内（数十米）提供无线通信的技术。
一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内，通常是几十米或者数百米以内，就可以称为短距离无线通信。
低成本、低功耗和对等通信，是短距离无线通信技术的三个重要特征和优势。
首先，低成本是短距离无线通信的客观要求，因为各种通信终端的产销量都很大，要提供终端间的直通能力，没有足够低的成本是很难实现大规模应用。
其次，低功耗是相对其它无线通信技术而言的一个特点，这与其通信距离短这个先天特点密切相关，由于传播距离近，遇到障碍物的几率也小，发射功率普遍都很低，通常在1mw量级。
最后，对等通信是短距离无线通信的重要特征，有别于基于网络基础设施的无线通信技术。
终端之间对等通信，无须网络设备进行中转，因此空中接口设计和高层协议都相对比较简单，无线资源的管理通常采用竞争的方式，如载波侦听等。
随着传感器技术、微电子技术、嵌入式计算技术和通信技术的飞速发展，无线网络技术日渐流行。
而短距离无线通信应用需求的普及，让短距离无线数据网络应运而生。
短距离无线数据网络一般由终端节点、协调器节点和管理器节点组成，其体系结构如图1-1所示：
图1-1无线数据网络体系结构
Figure1-1Wirelessdatanetworkarchitecture
终端节点是一个具有信息采集和处理能力的微系统，它集成了数据采集模块、数据处理模块和无线通信模块。
终端节点任意分布在应用区域内，其数据采集模块采集外界环境的物理信息并将其转换为数字信号；数据处理模块对采集到的数字信号进行编码等处理；然后通过无线通信模块将信息传送到网络中。
终端节点以自组织的形式构成网络，终端节点采集到的信息以直接传输形式或是多跳中继传输形式传输到协调器节点。
协调器节点是一个具有信息处理能力和网络管理能力的微系统，它主要完成自组织网络的管理并实现终端节点与管理器节点之间信息的交换。
管理器节点是用户应用无线数据网络的接口。
用户通过管理器节点处理无线数据网络采集到的信息并向无线数据网络发布应用指令。
1.2短距离无线数据网络的特点
无线数据网络是由应用场景内随机分布的嵌入式网络节点通过自组织方式构成的无线网络，具有鲜明的特点。
1.2.1大规模网络
无线节点可以部署到很大的地理区域，节点数目巨大，节点密度高。
如水质监测、森林防火监测等应用。
1.2.2．自组织网络
无线数据网络可以依据组网机制和网络协议自动对网络进行配置和管理，网路节点有自组织能力，能够自动形成可以转发数据的多跳无线通信系统。
1.2.3动态性网络
无线数据网络中的节点可能会随时加入或是离开，所以网络要能够感知节点的加入和节点的移动。
在网络结构发生变化时，无线数据网络系统能够适应这些变化，具有动态的系统可重组性。
1.2.4可靠的网络
无线网络节点资源有限，其计算能力和存储能力不强，而且生命周期取决于电池。
而且针对不同的应用，网络节点的硬件平台、软件系统和网络协议也可能不同。
所以，对无线网络节点进行维护、回收和替换的可能性很小。
因此，无线数据网络要具有信息传输的高度可靠性和对节点失效的高度容错性。
1.2.5以数据为中心
无线数据网络中的节点没有唯一的IP地址，其网络标识取决于采用的网络协议。
所以，无线数据网络不是类似于Internet的以地址为中心的网络。
无线数据网络查询事件时，网络节点获取的指定事件的信息不是报告给某一个特定编号的网络节点而是直接报告给网络，再由网络报告给用户。
所以，无线数据网络是一个以数据为中心的网络。
1.3短距离无线数据网络的应用领域
有线网络速度快，数据流量大，可靠性强，对于基本固定的设备来说无疑是比较理想的选择，的确在实际应用中也达到了比较满意的效果。
但随着射频技术、集成电路技术的发展，无线通信功能的实现越来越容易，数据传输速度也越来越快，并且逐渐达到可以和有线网络相媲美的水平。
而同时有线网络布线麻烦，线路故障难以检查，设备重新布局就要重新布线，且不能随意移动等缺点越发突出。
在向往自由和希望随时随地进行通信的今天，人们把目光转向了无线通信方式，尤其是一些机动性要求较强的设备，或人们不方便随时到达现场的条件下，因此出现一些典型的无线应用，如：
无线智能家居，无线抄表，无线点菜，无线数据采集，无线设备管理和监控，汽车仪表数据的无线读取等等。
传感器技术、微电子技术、嵌入式计算机技术和无线通信技术的进步，推动了无线数据网络的产生和发展。
由微型嵌入式节点构成的无线数据网络能够实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种监测对象信息，并对这些信息进行处理，传送给需要这些信息的用户。
无线数据网络在军事国防、工业生产控制、环境检测、现代农
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