1、本科毕业设计 (论文 )开题报告 电子信息 工程 ZigBee 协议分析与系统实现 一、课题研究意义及现状 本课题设计选用 ZigBee 协议来开发应用。 ZigBee 技术是一种供廉价的固定、便携或移动设备使用的低复杂度、低成本、低功耗和低速率的无线网络连接技术。这个名字来源于蜂群赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过跳 ZigBee 形状的舞蹈来分享新发现的食物源的位置、距离和方向等信息。 ZigBee 协议支持双向无线通信技术，可以很方便地与各种单片机结合使用，十分适合用作无线传感网络的通信协议。 在标准化方面， IEEE802 15 4 工作组主要负责物理 (PHY)层和介质访问控制 (M
2、AC)层协议的标准化工作， ZigBee 联盟主要负责其余层协议标准、高层应用、测试和市场推广等方面的工作。 ZigBee 联盟成立于 2002 年 8 月，由英国 Invensys 公司、日本三菱电气公司、美国飞思卡尔公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成，如今规模发展壮 大，已经吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。 ZigBee 技术的主要优点有：首先为省电，由于工作周期很短、收发信息功耗较低、采用纳瓦技术、并且支持休眠模式。 ZigBee 技术的无线节点功耗极低。一 般可以在两节五号电池可以保证工作长达 1 年左右的时间，当然不同的应用功耗是不同的；其次是可靠， ZigBee技术
3、采用了 CSMA CA 机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了多个节点发送数据时争用信道，发生竞争和冲突。 MAC 层可以采用完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。第三成本低，无线节点的硬件初始成本估计在 6 美元左右，如果大量生产成本很快就能降到 1 5 美元到 2 5 美元之间。软件方面由于IEEE802 15 4 ZigBee 协议是免费的，所以可以免费在其基础上开发实 现自己的应用。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本课题完成 ZigBee 协议分析与系统实现 ，其主要功能包括：利用 protel 软件完成 WSN的硬件设计，在硬件的基
4、础上完成 ZigBee 协议的设计和应用。该系统由传感器和接收机，以及显示芯片组成，构成一套完成的 ZigBee 平台。低功耗射频传输单元由 ZigBee 模块等组成，数据经过处理、保存，通过 ZigBee 无线协议发送到远端并液晶上进行显示。基本功能实现以后可以扩展系统的功能，进一步增加系统的使用性。无线网络组网形式采用 mesh 网络，无线传输距离大于 30 米。 三、课题研究的方法及措施 本 课题主要研究的是 ZigBee 协议分析及其实现 ， 因此在研究过程中主要是采用 理论分析 来实现 。 具体措施如下：首先阅读广泛资料，对该协议的结构、协议栈和无线传感器网络做一下介绍，分析此协议的
5、研究意义及作用。 针对 ZigBee 协议 基本原理的研究， 查阅相关资料书籍， 了解国内外对于该课题的研究现状和方向。明确研究的重点是 ZigBee 模块的实现 ,具体来说为无线传感器节点、网关、控制端的设计。 CC2420 模块负责基于 IEEE802 15 4协议的与网关的无线通信； SPCE061A作为 MCU负责控制传 感器网络和 CC2420无线通信模块。利用 SPCE061A 的强大运算能力，使用 ZigBee 无线传输模组 ,实现无线温度传感器的功能。最后查漏补缺，进行论文的改进。 四、课题研究进度计划 2011/2012（第 二 学期 初 ）： 第 10 周至第 11 周：
6、查阅文献资料、进行方案论证，了解 ZigBee 协议 的原理分类，基本结构，设计方法完成开题报告、文献综述、外文翻译。 第 11 周至第 15 周： 完成无线传感器节点、传感器、网关的软硬件设计，之后就只剩控制端的软硬件设计，从而验证是否能够很好的控制一整个无线传感器网络。 第 15 周至第 16 周： 完善设计作品，论文修改。 进行方案 的 补充 和 修改；撰写毕业论文，修改完善毕业论文 。 第二学期： 做好论文答辩的 PPT 资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。 五、参考文献 1 耿萌 ,于宏毅 ,张效义 .ZigBee 路由协议分析与性能评估 J.计算机工程与应用 ,2007，43(
7、26):116 120。 2 孙彩云 ,李世中，李海军 . ZigBee 协议的研究及应用 J.信息与计算机， 2010,31(1)：24 27. 3 赖联有 .ZigBee 协议分析及其实现 J.齐齐哈尔大学学报 ,2010,26(1)： 47 51. 4 朱向庆，王建明 .ZigBee 协议网络层的研究与实现 J.电子技术应用 ,2006,31(1):1115. 5 孙 静 ,陈佰红 .Zigbee 协议栈及应用实现 J. 通化师范学院学报 ,2007,28(4):35 37. 6 李长征 .基于 ZigBee 技术的无线传感器网络设计研究 D.太原理工大学 :机械电子工程系， 2008.
8、 7 徐敬东 ,赵文一 ,李淼 ,何亮 .基于 ZigBee 的无线传感器网络设计 J.计算机工程 ,2010,36(10):2009 2011. 8 董 旭 .ZigBee 协议分析 D. 西南科技大学：信息工程学院， 2010. 9 赵俊奇 .基于 ZigBee 协议的无线网络设计 D.内蒙古：内蒙古大学 ,2009. 10 倪敬飞 .ZigBee-2006 协议栈的实现及其应用 D.苏州：苏州大学， 2009. 11 ZigBee Alliance ZigBee alliance Network specification version 1.0S. ZigBee Document, December 2008.
