ZigBee无线通信网络软件毕业设计

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1、 目目 录录 1 前言 1 2 系统总体方案设计 1 2.1 系统结构示意图 1 2.2 系统总体说明. 3 3 系统硬件电路设计 4 3.1 ZigBee 无线通信网络 . 4 3.1.1 无线节点模块 4 3.1.2 光照传感器模块错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.1.3 控光电路模块错误错误!未定义书签。未定义书签。 3.2 网关. 10 3.2.1 网络接口模块. 11 3.2.2 通信接口模块. 11 4 系统软件设计 12 4.1 ZigBee 无线通信网络软件设计 . 14 4.1.1 协调器模块软件设计. 14 4.1.2 终端节点模块软件设计. 22 4.2 网关软件设

2、计 53 4.2.1 ARM 驱动程序开发. 53 4.2.2 ARM 应用程序开发 58 4.3 远程监控中心软件设计 67 4.3.1 软件基本介绍与模块划分. 67 4.3.2 窗体设计与实现. 68 4.3.3 模块之间数据的相互交换与通信. 74 5 调试 77 5.1 无线通信网络组网测试 77 5.2 网关测试 78 5.3 远程监控中心测试. 82 1 1 前言 随着人们生活水平的提高，人们对照明控制的要求越来越高，如营造舒适的 照明环境、节约电能、提高光源寿命等。目前，传统的照明控制系统实现方案有 以下缺点： （1）基于有线方案，布线麻烦，增减设备需要重新布线，而且影响美观。

3、 （2） 标准不统一， 照明控制系统中的控制器间进行通信没有规范的通信协议， 通信命令帧编码混乱。 （3）只能实现就近控制，不能远程同步到网络。 为了满足现代社会对高效、自动化和节能照明技术的需求，本项目设计了 一种基于 ZigBee 和 ARM 的网络智能照明节能系统，实现了照明系统远程控制、 智能化调节，达到了节能、节电和提供人性化管理的目标。 创新点有以下几点： （1）照明系统的架构采用两级式的结构：用以太网来连接子网和远程监控中 心，在子网中用 ZigBee 进行通讯、命令的传递和状态信息的回馈。一方面充分 利用了现有的网络组建远距离通信，另一方面利用低成本、低功耗的 ZigBee 技

4、 术进行快捷的无线组网来替代传统的布线组网， 各节点设备之间是基于统一的协 议标准的，利于网络的扩展。 （2）网关采用 32 位 ARM 高性能微控制器 S3C6410X，取代了传统的 PC 机 做网关，大大节约了成本、减少了体积、降低了功耗。在网关里移植了 Linux内 核，编写了硬件驱动程序和应用程序，并利用 QT 设计了监测中心的图形界面。 （3）所有接入网络的照明灯能根据周边环境的可见光强度进行智能化的亮 度调节，达到最大限度的自动节能。同时，在远程服务器上给用户提供了美观和 便捷的交互界面，用户可查询节点的组网信息和各节点的光感强度，并可对照明 灯的亮度进行自动和手动两种控制方式。克

5、服了 ZigBee 网络只能在小范围内进 行通信的弊端，使得用户能够远程对现场实施监控。 2 系统总体方案设计 2.1 系统结构示意图 系统由 3 个部分组成：ZigBee 无线通信网络、网关及远程监控中心，其结 构示意图和实物图分别如图 1、2 所示。 2 无线传感器 节点 以太网 无线传感器 节点 无线传感器 节点 UART ZigBee无线 通信网络 光照传感器 湿度传感器 CO2传感器 网关 远程监控中心 协调器 LED台灯 水泵 卷帘 无线传感器 节点 无线传感器 节点 无线传感器 节点 图 1 系统总体结构示意图 图 2 系统总体实物图 3 2.2 系统总体说明 使用该系统前，首先

6、需要组建一个无线传感网络。将不同的传感器节点和控 制节点布置到环境中的不同位置，传感节点负责采集环境中的光照、湿度、二氧 化碳等数据，控制节点责负责 LED 台灯的亮度调节，水泵的开关、卷帘的开合 的工作。 使用 ZigBee 组网技术将处于不同位置的节点组建一个无线传感器网络， 实现传感数据的汇集和控制数据的分发。Zigbee 网络通过协调器与网关进行连 接，在网关上部署有本地监控程序，可以对 Zigbee 网络中的环境数据的查询和 控制。同时网关具有数据转化功能，通过以太网连接到远程监控中心，可以实现 远程监控中心与 Zigbee 网络中的节点进行通信，从而完成远程监控功能。 （1）远程监控中心 完成接收网关数据和发送指令，实现可视化、形象化人机界面，通过人机交 互界面，使用户能够轻易的使用该系统。远程监控中心能够查询每个传感节点的 传感信息，并能通过控制节点对系统管理的相关设备进行控制。 （2）网关 网关起着纽带的作用，连接 Zigbee 无线传感网络与 Internet 网络，在网关内 部实现将 Zigbee 数据包转换成 Internet 的 IP 数据包，实现两种