第三章是本文的重点，详细介绍了系统的硬件设计以及系统各部分硬件电路的构成原理及微处理器的选型和特点，以及两者的连接方式等，并设计了系统硬件的PCB图。

第四章介绍了系统软件的设计思想以及软件的设计流程，并且附上了传感器模块的程序。

第五章对设计出的成果进行了仿真与调试，并且在软件中进行了测试，得出相关的数据波形以及结论。

第六章对本文所研究的ZigBee技术的应用进行了总结，并展望了ZigBee技术广阔的发展前景。

2  ZigBee相关协议及无线通讯技术

2.1  IEEE802.15.4标准简介

IEEE802.15.4是在2004年提出的基于无线标准的安全网络技术，主要定义了MAC层和物理层的协议，其主要应用场合是无线传感器网络、自动化控制和读表自动化。IEEES02.15.4针对的是低速率、低功耗和低复杂度的短距离网络，目的是将普通干电池的使用寿命延长到几年。当无线芯片批量生产时，每个802.15.4设备的最终价格不超过30元人民币，会很好地满足无线传感器网络的成本要求。IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，即868/915MHz物理层和2.4GHz物理层。这两个物理层都采用直接序列扩频DSSS技术，区别在于扩频码片长度、调制技术、工作频率和传输速率。2.4GHz波段为全球统一、免执照的ISM频段。2.4GHz的物理层提供的传输速率为250kb/s，有助于获得更短的通信时延、更高的吞吐量和工作周期。915MHz是美国的ISM频段，868MHz是欧洲的ISM频段，2.4GHz附近无线通信设备无法干扰这两个频段。915MHz是40kb/s，868MHz的传输速率为20kb/s。由于这两个频段上无线信号传播损耗较低，可以降低接收机的灵敏度，获得较远的有效通信距离，从而可以用较少的设备覆盖比较大的区域，这些特点使其非常适应无线传感器网络的应用要求。论文网

2.2  ZigBee技术概述

ZigBee协议的基础是IEEE802.15.4标准。它是一种应用于短距离范围内、低数据传输速率下的各种电子设备之间的双向无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，当蜜蜂发现新食物源的时候，通过跳“Z”形舞蹈来通知食物源的位置、距离和方向等信息。蜜蜂自身体积小，所需要的能量小，又能传送食物信息，故人们以此形象地作为该无线通信技术的名称。ZigBee技术的主要优点有：

1）低速率：ZigBee技术专注于低传输应用，数据传输速率只有10kb/s～250kb/s。

2）低功耗：在正常运行模式下，ZigBee技术传送的数据量不大，网络节点设备工作周期较短、收发信息速率低，并且采用了休眠模式(当不传送数据时处于休眠状态，当需要接收数据时由ZigBee网络中称作“协调器”的设备负责唤醒它们)，普通情况下两节五号干电池可以持续供电6个月到1年。

3）可靠性：采用了重发机制和碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了数据传送时的竞争和冲突，而且MAC层采用了完全确认的数据传输机制，每个数据包都必须等到接收方的确认信息后才发送出去，这样建立了可靠的通信模式。

4）时延性：ZigBee针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。装置搜索时延为30ms，休眠激活时延典型值为15ms，活动设备信道接入时延为15ms。这样既降低了能耗，又缩短了唤醒休眠状态和通信时延的时间。文献综述

5）网络容量大：ZigBee可采用星状、串状和网状等网络结构，1个ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和1个主设备，1个区域内最多可以同时存在100个ZigBee网络。