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独创性申明本人申明所呈交毕业设计（论文）是本人在指导老师指导下进行研究工作和取得研究结果，除了文中尤其加以引用标注之处外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过研究结果，没有伪造数据行为。毕业设计（论文）作者署名： 签字日期： 年 月 日毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学校相关保留、使用论文要求。同意学校保留并向相关管理部门或机构送交论文复印件和电子版，许可论文被查阅和借阅。本人授权天津城市建设学院能够将本论文全部或部分内容编入相关数据进行检索，能够采取影印、缩印或扫描等复制手段保留和汇编本论文。（保密毕业设计（论文）在解密后适用本授权说明）毕业设计（论文）作者署名： 指导老师署名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 摘 要多年来大家对生活环境智能、舒适、安全要求越来越高，并伴伴随计算机技术、通信技术发展，智能家居便应运而生。然而伴随智能家居发展，所需要环境监测数据变越来越多，这就需要一个安装便捷，实用而且价格适宜产品出现。有线传感器系统需要大量布线，安装费用高同时维护也很不方便，而且在部分建筑物中无法布线。伴随物联网发展，zigbee逐步走入大家视野。Zigbee低功耗、低成本、低速率短距离优点。Zigbee组成无线传感器网络含有维护成本低、组网灵活、布署方便特点，仿佛是为了无线智能家俱而生。将zigbee技术和智能家俱结合有很好应用前景。基于此本文选择了zigbee无线通信技术来组件无线智能家俱网络。本文组织结构以下：首先，分析了智能家居发展、和无线传感器网络发展，结合智能楼宇特点，讨论了无线传感器网络在智能家居中应用优越性。然后介绍zigbee技术，深入研究ZigBee 协议各个通信协议层结构和功效，在此基础上，选择采取ZigBee 星型网络拓扑模型实现智能楼宇传感器网络系统。然后介绍本设计采取硬件，硬件采取无线龙ZigBee开发套件。ZigBee网络无线传感器节点采取低功耗微控制器CC2530，节点采取96X16液晶显示，USB接口，电池供电，含有经济、高效、方便、快捷、可视性、并可反复使用。软件方面，依据Zigbee联盟制订标准，利用德州仪器(TI)推出业界领先ZigBee协议栈(Z-Stack)。Z-Stack装载在一个基于IAR开发环境工程里。经测试，本文无线节点数据传输可靠，通讯距离满足需求；节点能量消耗少、估算电池使用寿命长，设计实现了能长时间工作智能楼宇环境监测系统，含有智能化、低成本、低功耗特点，同时对ZigBee 其它扩展应用含有参考价值。关键词：环境监测，智能楼宇，无线传感器网络，ZigBee，CC2530ABSTRACTIn recent years, pepole more and more like a living environment more smart, comfortable, safety and accompanied by the development of computer technology, communication technology, intelligent home have come into being. With the development of the intelligent home, however, the required environmental monitoring data become more and more, which requires an easy to install, practical, and the price is right product. Wired sensor system requires a lot of wiring, installation costs, while maintenance is also very convenient, and in some buildings can not be wiring. With the development of Internet of Things, the zigbee getting into peoples vision. Zigbee is low power, low cost, low-rate short-range . Zigbee wireless sensor networks have to maintain a low cost, flexible networking, and easily deployable, as if born to wireless smart furniture. Zigbee technology and intelligent furniture combined with a good application prospect. Then, this article select zigbee wireless communication technology to the components of wireless smart furniture network. The paper is organized as follows:First of all, thisi article describe the development of the smart home, as well as the development of wireless sensor networks. Then combined with the characteristics of intelligent buildings, to discuss the advantages of a wireless sensor network applications in the smart home. And then introduce the zigbee technology, in-depth study of the structure and function of each communication protocol layer of the ZigBee protocol, and on this basis, select the ZigBee star network topology model of intelligent building sensor network system.Then describes the hardware used in this design. Harware use wireless Long ZigBee development kit.Wireless sensor nodes in a ZigBee network using low-power micro-controller CC2530 nodes ,using 96X16 LCD, USB, battery-powered. This kits is economic, efficient, convenient, fast, visibility, and can be reused. Software, according to the standards developed by the Zigbee Alliance, Texas Instruments (TI) introduced the industry-leading ZigBee protocol stack (Z-Stack). Z-Stack is loaded in a works based on the IAR development environment.Been tested, this design and implementation of intelligent building environment monitoring system has reliable data transmission of the wireless nodes, the communication distance to meet the demand; node energy consumption is low , battery can work long hours. This system has intelligent, low-cost, low powerconsumption characteristics. ZigBee expansion application has a reference valueKey words：environmental monitoring, intelligent buildings, wireless sensor networks, ZigBee, CC2530目录本科毕业论文1基于zigbee智能家居系统设计1XXXXXXX学院1ABSTRACT4第 一 章 绪论61.1 课题研究背景61.2智能家居中国外发展现实状况61.3基于zigbee无线传感网络起源和发展71.4无线传感器网络和智能家居结合必需性91.5论文组织结构10第二章 zigbee技术介绍122.1 短距离无线通信技术对比122.1.1 zigbee技术标准122.2.2短距离无线技术对比122.1.2蓝牙132.1.4 IrDA1321.5 Zigbee132.1.6 ZigBee 技术抗干扰特征分析142.1.7 小结152.2拓扑结构152.3zigbee协议分析162.3.1物理层协议规范172.3.2 MAC 层协议规范182.3.3 网络层192.3.4应用层协议规范20第三章 硬件设计223.1 系统总体设计方案223.2 关键部件设计要求223.2.1 处理器模块223.2.2 无线通信模块233.2.3 传感器模块233.2.4 外围模块243.2.5 小结243.3硬件电路设计243.3.1 CC2530介绍243.3.2 节点设计263.4.1温度传感器模块30第四章 系统软件设计334.1 ZigBee无线软件开发平台334.1.1 Z-Stack介绍33第 一 章 绪论1.1 课题研究背景物联网被称为继计算机以后，世界信息产业另一个技术革命，备受各国家研究机构关注。互联网无处不在，智能家居，智能交通，环境监测，政府工作，物流，快递，酒店管理，医疗保健全部有广泛应用。只要在日常事物中配置RFID标签，便可实现和物联网联通，形成一个庞大物联网系统。物联网存在使得即使在千里之外，仍然能够很轻易得到物品信息。伴随物联网概念提出及相关技术发展，伴随大家对生活愈加舒适、安全、便利、环境保护得要求提升，智能家居系统成为物联网应用一个具体领域便成为肯定发展趋势。利用物联网技术，能够实现在住宅集成智能建筑、网络通信、环境监测、家电灯光家庭自动化系统。物联网需要多种信息技术和手段，结合数字化小区和互联网能够发挥最好功效就是生命系。在中国智能家居物联网概念还未提出之前，已经快要十年，但智能家居行业发展是很曲折，规模仍然是有限。事情推大力宣传和媒体企业，社会上智能家居关注已经达成前所未有高度。从传统家庭不一样，智能家居是住宅平台，综合布线技术，网络通信技术，安全技术，自动控制技术，音频和视频技术，和相关设施家居生活一体化，建立高效住宅设施日常事务家庭管理系统，提升家庭安全，方便，舒适，美观，环境保护节能居住环境。物联网需要多种信息技术和手段，结合数字化小区和互联网，才能发挥处物联网生活最好功效。在物联网概念还未提出之前，智能家居在中国已经有了近十年历史，不过智能家居行业发展十分曲折，规模仍然有限。现在因为政府对物联网极力推崇和媒体商家大力宣传，社会各界对智能家居关注达成了前所未有高度。和传统家居不一样是，智能家居是指以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术，将家居生活相关设施集成，构建高效住宅设施和家庭日常事务管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性， 并实现环境保护节能居住环境。智能家居管理系统功效实现需要取得大量环境数据作为调控基础，这些数据关键依靠多种类型传感器取得。伴随环境监测功效增多，所需传感器也越来越多。使用有线传感器组成监测网络布线量大、安装和维护费用高、不易扩展，而且在部分建筑物部分位置难以布线。而无线传感器网络含有成本低、安装和维护方便快捷、运作和更新费用低等优点，能够实时监测、感知和采集多种环境或监测对象信息3-6，适合应用于楼宇内环境监测，正逐步走向实用。1.2智能家居中国外发展现实状况智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、 智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活相关设施集成，构建高效住宅设施和家庭日程事务管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环境保护节能居住环境。智能家居概念起源很早，但一直未有具体建筑案例出现，直到1984年美国联合科技企业（United Techno1ogies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）CityPlaceBuilding时，才出现了首栋“智能型建筑”，以后也揭开了全世界争相建造智能家居序幕又称智能住宅，在国外常见Smart Home表示。自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达国家前后提出了多种智能家居方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国全部有广泛应用。1998年5月新加坡举行“98亚洲家庭电器和电子消费品国际展览会”上，经过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式家庭智能化系统。它系统功效包含三表抄送功效、安防报警功效、可视对讲功效、监控中心功效、家电控制功效、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功效、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。这种“未来之家”家庭智能化系统，市场真正开启尚需时日。现在在新加坡也有近30个小区(住宅小区所5000户家庭采取了“家庭智能化系统”，美国己有近四万户家庭安装了这一类“家庭智能化系统”121近几年，在各大企业和媒体强大约念宣传攻势下，中国智能家居行业逐步形成，可用、靠近现实需求产品不停增加，集成商、开发商和装修企业己经积累了很多经验。怎样建立一个高效率、低成本智能家居系统己成为目前社会一个热点问题。而国家政府机构及各大信息家电生产厂商不失时机地开展了中国智能家庭网络标准化制订工作，为中国智能家居发展提供了一个开放标准化平台，指明了智能家居研究领域正确发展方向。现在中国家庭智能化系统还处于从无到有初级发展阶段，家庭智能化系统组成形式和手段还没有统一标准，各大厂家也适时推出了自己智能家居系统，如科龙集团研制“智能网络家居系统”，海信“智能家居控制系统”，清华同方“e-Home数字家园”等，一时间中国智能家居领域展现百家争鸣局面。尽管智能家居在中国起步较晚，但大有风行正健之势。1.3基于zigbee无线传感网络起源和发展伴随通信技术、计算机网络技术和传感器技术飞速发展和日益成熟，无线传感器网络(WSN Wireless Sensor Network) 成为当今中国外研究一大热点。无线传感器网络是由大量，含有没有线通信和计算能力微小传感器节点组成自组织分布网络系统，能够实时监测、感知和采集多种环境或监测对象信息，并含有控制、监视、计算等功效。无线传感器网络出现引发了全世界范围广泛关注，世界各国科研机构和科研人员对无线传感器网络研究投入了极大热情。在多年来，无线传感器网络发展快速，技术已逐步成熟。无线传感器网络(WSN)最早出现20 世纪70 年代美国，那时美国正处于冷战时期，为了在海底战争中深入研究反潜战，每十二个月投资1000 万美元，开发出了一套探测上百公里以外引擎声音声音监测系统。除海战以外，美国还对应为空军开发了空中预警及控制系统。这些早期传感器网络全部是采取单点对单点通信手段，分级处理信息，结构简单且费用昂贵。美国国防部远景计划研究局已投资几千万美元，帮助大学进行无线传感器网络技术研发。现在美国全部著名高校基=几乎全部有研究小组在从事WSN相关技术研究，欧洲很多国家也加入WSN研究工作。Zigbee 技术因为含有低能量消耗、低成本、低速率传输、构建多个网络等优点，被很多企业重视。像TI、Microchip、Ember、OKI、NEC 等全部推出基于ZigBee 开发平台，TI 推出了CC2430 开发平台、Freescale 则推出MC13192 评测平台。无线传感器网络技术现在仍处于初步应用阶段，但已经展示出了非凡应用价值，相信伴随相关技术发展和推进，一定会得到更大应用。中国在传感器网络系统方面研究起步较晚，首次正式开启出现于1999 年中国科学院知识创新工程点领域方向研究“信息和自动化领域研究汇报”中，该领域是五大关键项目之一； 年中国科学院依靠上海微系统所成立微系统研究和发展中心，意在引领中科院WSN 相关工作； 年，北京大学、清华大学、南京大学、哈尔滨工业大学等高校研究机构全部开始了传感器网络系统研究；国家自然科学基金已经审批了和WSN 相关一个关键课题和多项课题， 年国家自然科学基金作为面上项目资助，上海市科学技术委员会列为 年度第三批重大科研攻关课题。 年，将一项无线传感器网络项目(面上传感器网络分布自治系统关键技术及协调控制理论)列为关键研究项目， 年，将网络传感器中基础理论和关键技术列入计划。 年将水下移动传感器网络关键技术列为关键研究项目。国家发改委下一代互联网(CNGI)示范工程中，也布署了WSN 相关课题。在一份中国未来20 年预见技术调查汇报中，信息领域157 项技术课题中有7 项和传感器网络直接相关。 年初公布国家中长久科学和技术发展计划纲要为信息技术定义了3 个前沿方向，其中2 个和WSN 研究直接相关，即智能感知技术和自组织网络技术。中国 年远景计划和“十五”计划中，将WSN 列为关键发展产业之一。总体上中国相关无线传感器网络研究还处于刚刚起步阶段，大部分工作仍是在针对网络协议设计仿真和试验阶段，而且中国自行研制无线智能传感节点较少，全部是购置Mote 产品进行前期探索，这方面同国外差距较大。由中国外无线传感器网络研究现实状况可见，无线传感器网络系统研究有着巨大科学意义和应用前景，已经成为当今前沿性热点研究方向之一，必将成为对21 世纪产生巨大影响力高新技术之一。Zigbee是基于IEEE802.15.4标准低功耗个域网协议。依据这个协议要求技术是一个短距离、低功耗无线通信技术。这一名称起源于蜜蜂八字舞，因为蜜蜂(bee)是靠翱翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀“舞蹈”来和同伴传输花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这么方法组成了群体中通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。关键适适用于自动控制和远程控制领域，能够嵌入多种设备。简而言之，ZigBee就是一个廉价，低功耗近距离无线组网通讯技术。现在，市场上存在很多无线技术，大多数应用目标意在提升所传输数据速率和传输距离。而对于诸如工业控制、环境监测、商业监控、汽车电子、家庭数字控制网络等应用中，系统所传输数据量小，传输速率低，系统所使用终端设备通常为采取电池供电嵌入式设备，如无线传感器网络，所以，这些系统必需要求传输设备含有成本低、功耗小特点，针对这些特点和需求，由英国Invensys企业、日本三菱电气企业、美国摩托罗拉企业及荷兰飞利浦等企业在共同宣告组成Zigbee技术联盟，共同研究开发Zigbee技术。现在该技术已吸引了上百家芯片企业、软件开发商、系统集成商等企业等加盟，而且，这个技术联盟还在不停地发展壮大1.4无线传感器网络和智能家居结合必需性现在中国智能家居控制仍多采取传统控制方法，传统控制系统通常是经过有线方法来组建，功效需求越多安装越复杂，它含有以下多个弊端： 1.布线复杂，安装空间大2.电缆用量大，浪费材料 3.系统功效固定，扩展性差 4.运行维护成本高，损耗能量 5.移动性能差，且影响美观 伴随Zigbee无线通讯技术发展，智能家居行业能够冲破这种“有线”束缚，使民众有望体验安装简单、调试维护方便、价格适宜无线智能家居带来轻松、便捷生活。伴随时间推移，Zigbee技术将会变得越来越完善，它在智能家居应用也会变得越来越多，Zigbee无线智能家居将逐步成为主流。试想一下，家居设备之间不用经过任何“线”连接，而是经过Zigbee协议连接成一个物联网络进行通讯。在家居空间内，大家在任意地方能够随意地控制家居环境中设备，享受智能家居带来惬意和轻松。新一代无线智能家居网络，将以无需布线和使用相对自由，建立起大家对无线家居设备全新体验和享受。它组网灵活，成本低廉，消除了开槽、穿墙等繁琐工作程序，总体费用低；移动性强、扩张性强，可摆脱“线”限制，在设定覆盖范围内，用户可轻松接入到家居设备网络系统。无线家居智能家居关键含有以下几点优势特征： （1）维护简单；因为没有复杂布线，使智能家居系统维护变得很简单，无需破坏墙面等设施就能够轻松进行维护。 （2） 无线自动组网；它能实现无线短距离通信传输，感知信息经过自组织联网实现信息传输。自动组网、自主修复能力。和上一代采取315M射频技术智能家居系统相比，Zigbee能够实现自动组网，免去主控机和外围设备之间手动对码麻烦，大大简化了智能家居系统调试，是智能家居系统真正实现智能化。 （3） 实现双向通讯功效；Zigbee网络含有双向通讯功效，使安防报警等需要方向通讯模块能够经过无线接入到智能家居系统，根本摆脱布线烦恼。 （4） 性价比高；无线家居移动灵活、扩张性强，还含有低成本，低功耗特点，符合“低碳生活”绿色家居概念。（5） 安装简易；无需复杂布线，用一个简易方法实现家庭设备联网，实现“物和物”、“人和物”之间信息交互，进而轻松实现家庭设备控制智能化。1.5 论文组织结构简明介绍了物联网和智能家居发展，和二者结合可能性和发展前景。介绍了基于zigbee技术无线传感器网络发展，zigbee无线传感器网络含有低成本、低数率、功耗低优点，组网灵活方便，很适适用在智能家居系统当中。介绍了短距离无线技术，并将它们优缺点经行对比，最终选择zigbee技术应用在智能家居系统当中。介绍zigbee三种设备和zigbee协议分析。第三章介绍了系统选择硬件系统，介绍了节点电路，传感器器电路、节点供电电路、USB转串口电路、扩展接口电路等。第四章介绍了系统软件开发平台，介绍了协调器节点软件设计步骤，终端节点软件设计步骤，介绍了灯光控制器、窗帘控制器工作方法。第五章介绍了系统调试结果，和zigbee发展前景和展望。第二章 zigbee技术介绍2.1 短距离无线通信技术对比2.1.1 zigbee技术标准为了实现工业、家庭和楼宇自动化控制，将人类从有线环境中解放出来，以替换线缆为目标，用于无线个人区域网（WPAN，Wireless Personal Area Network）范围短距离无线通信技术标准得到了快速发展，经典技术标准有蓝牙（Bluetooth）、ZigBee、无线USB（WirelessUSB）、无线局域网Wi-Fi（IEEE 802.11b/g）等。WPAN标准IEEE 802.15任务组TG4，即IEEE 802.15.4标准为关键zigbee技术标准适适用于低功耗、低速率传输、低成本无线传输和控制系统。国际电工协会IEEE致力于WAPN网络网络层和媒体访问层标准化工作，任务组TG1是蓝牙无线标准；任务组TG2是共存组，为全部工作在2.4GHzIEEE 802.11处理共存问题；任务组TG3是WAPN在多媒体高速率传输和服务品质应用；任务组TG4针对低俗WAPN而制订，并成为zigbee协议底层标准。IEEE802.15.4标准适适用于低速率数据传输，是zigbee、wireless和MiWi规范基础，最大传输速率为250KBps，和现在其它成熟无线技术比较，zigbee缺点在于理论传输距离不到100米，不过对于家庭自动化范围内数据采集和控制信号传输来说，综合考虑低成本、低功耗、适宜距离和速率参数，zigbee是完全能够胜任处理方案。2.2.2短距离无线技术对比现在无线传输技术已日渐成熟，多种无线技术特点全部各有千秋，所以用户能够依据不一样要求来选择最适合技术标准。表2-1是现在主流短距离无线网路标准参数比较：内容 频段 传输距离速率协议标准 网络大小电池寿命Bluetooth 2.4G射频 10m1Mbps802.15.1a7较短WiFi2.4G射频 1100m11Mbps 802.11b30 短IrDA980nm红外 定向1m 16Mbps 红外协议2长Zigbee2.4G射频 1100m 20250 K 802.15.4 255/65536最长由上表可知，zigbee传输速率是最低，最高速率不超出250Kbps，可见很适合为了家庭自动化这类数据量较低场所；电池寿命最长，是经过zigbee设备大部分全部处于睡眠状态，激活工作周期很短来实现低功耗；网络节点大大超出其它短距离传输技术。即使和蓝牙、WiFi同处于2.4G频段，不过并不会相互间产生干扰。 2.1.2蓝牙蓝牙技术是一个无线数据和语音通信开放性全球规范，其实质内容是为固定设备或移动设备之间通信环境建立通用近距无线接口，将通信技术和计算机技术深入结合起来，使多种设备在没有电线或电缆相互连接情况下，能在近距离范围内实现相互通信或操作。其传输频段为全球公众通用2.4GHzISM频段，提供1Mbps传输速率和10m传输距离。蓝牙协议标准版本为802.15.1，由蓝牙小组（SIG）负责开发。802.15.1最初标准基于蓝牙1.1实现，后者已构建到现行很多蓝牙设备中。但蓝牙技术遭遇了最大障碍是过于昂贵，这就使得很多用户不愿意花大价钱来购置这种无线设备。 2.1.3 Wi-Fi技术802.11Wi-Fi(Wireless Fidelity)即无线保真技术是另一个现在流行技术。它使用是2.4GHz周围频段。Wi-Fi基于IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g和IEEE802.11n。不仅传输有效距离很长，而且速率还高达上百兆，和多种802.11DSSS设备兼容。现在最新交换机能把Wi-Fi无线网络从靠近100米通信距离扩大到约6.5公里。另外，使用Wi-Fi门槛较低。厂商只要在机场、车站、咖啡店、图书馆等人员较密集地方设置“热点”，并经过高速线路即可接入因特网。2.1.4 IrDAIrDA(InfraredDataAssociation)是点对点数据传输协议，通信距离通常在0到1米之间，传输速率最快可达16Mbps，通信介质为波长900纳米左右近红外线。其传输含有小角度(30度锥角以内)，短距离，直线数据传输，保密性强，传输速率较高特点，适于传输大容量文件和多媒体数据。而且无需申请频率使用权，成本低廉。IrDA已被全球范围内众多厂商采取，现在主流软硬件平台均提供对它支持。IrDA不足在于它是一个视距传输，2个相互通信设备之间必需对准，中间不能被其它物体阻隔，所以只适适用于2台(非多台)设备之间连接。21.5 Zigbee紫蜂(ZigBee)技术，新一代无线传感器网络将采取802154(ZigBee)协议。ZigBee是一个供廉价固定、便携或移动设备使用极低复杂度、成本和功耗低速率无线连接技术，关键适合于自动控制和远程控制领域，能够嵌入在多种设备中，同时支持地理定位功效。 Zigbee技术特点关键有：(1)低速率：ZigBee工作在20250kbps较低速率，分别提供250kbps(24GHz)、40kbps(915MHz1和20kbps(868MHz)I原始数据吞吐率，满足低速率传输数据应用需求。(2)低时延：ZigBee响应速度较快，通常从睡眠转入工作状态只需15ms节点连接进入网络只需30ms，深入节省了电能。相比较，蓝牙需要-10s，WiFi则需要3s。 (3)低功耗、实现简单：设备能够在电池驱动下运行数月甚至数年。低功耗意味着较高可靠性和可维护性，更适合体积小大量日常应用。 (4)低成本：对用户来说，低成本意味着较低设备费用、安装费用和维护费用。ZigBee设备能够在标准电池供电条件下，而不需要任何重换电池或充电操作(低成本、易安装)。(5)网络容量高：ZigBee经过使用IEEE802154标准PHY和MAC层，支持几乎任意数目标设备，这对于大规模传感器阵列和控制尤其关键。ZigBee技术应用范围很广泛，其中包含智能建筑、军事领域、工业自动化、医疗设备、智能家居及多种监察系统等。ZigBee技术填补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场空缺，其成功关键在于丰富而便捷应用，而不是技术本身。2.1.6 ZigBee 技术抗干扰特征分析在大家享受方便快捷时候，这些技术电磁兼容问题日益凸现。因为这些技术均选择了2.4GHz（2.42.483GHz）ISM 频段，再加上无绳电话和微波炉等干扰源，就使得该频段日益拥挤， 2.4GHz 频段日益受到重视，原因关键有三：首先它是一个全球性频段，开发产品含有全球通用性；其次，它整体频宽胜于其它ISM 频段，这就提升了整体数据传输速率，许可系统共存；第三就是尺寸，2.4GHz无线电和天线体积相当小，产品体积也更小。即使每一个技术标准全部进行了必需设计来减小干扰影响，不过为了能让多种设备正常运行，对她们之间干扰、共存分析显然是很关键。 ZigBee 技术抗干扰特征关键是指抗同频干扰，即来自共用相同频段其它技术干扰。对于同频干扰抵御能力是极为关键，因为它直接影响到设备性能。ZigBee在2.4GHz频段内含有强抗干扰能力就意味着能够可靠地和Wi-Fi、蓝牙、WirelessUSB和家用无绳电话和微波炉共存。 IEEE802.15.4标准中提供了很多机制来确保ZigBee在2.4GHz频段和其它无线技术标准共存能力。 IEEE802.15.4物理层在碰撞避免机制（CSMA/CA）中提供空闲信道评定（CCA，Clear Channel Assessment）能力，即假如信道被其它设备占用，许可传输退出而无须考虑采取通信协议。空闲信道评定（CCA，Clear Channel Assessment）IEEE 802.15.4 物理层在碰撞避免机制（CSMACA）中提供CCA能力，即假如信道被其它设备占用，许可传输退出而无须考虑采取通信协议。DSSS ZigBee芯片数字高频部分，采取了直接序列扩频（DSSS）技术，不仅能够很方便实现802.15.4短距离无线通讯标准兼容，而且大大提升了无线通讯可靠性。CSMA/CA即载波侦听多点接入/避免冲撞CSMA/CA（with Collision Avoidance）。首先，载波侦听-查看介质是否空闲；其次，避免冲撞-经过随机时间等候，使信号冲突发生概率减到最小，当介质被侦听到空闲时，优先发送。2.1.7 小结由上述分析可知Zigbee技术出现仿佛是天生为无线智能家居准备。在住宅最多100米有限范围内，家庭安防、灯光控制、窗帘控制、环境监控等实用智能家居控制网络非zigbee莫属。引认为豪低功耗，使电池使用寿命能够达十二个月之久。20250Kbps传输速率足够满足多种数据和控制信息传输。较低成本味着较低设备费用、安装费用和维护费用。2.2拓扑结构ZigBee规范定义了三种类型设备：ZigBee协调器是开启和配置网络一个设备。协调器能够保持间接寻址用绑定表格，支持关联，同时还能设计信任中心和实施其它活动。协调器负责网络正常工作和保持同网络其它设备通信。一个ZigBee网络只许可有一个ZigBee协调器。ZigBee路由器是一个支持关联设备，能够将消息转发到其它设备。ZigBee网格或树型网络能够有多个ZigBee路由器。ZigBee星型网络不支持ZigBee路由器。ZigBee终端设备能够实施它相关功效，并使用ZigBee网络抵达其它需要和其通信设备，它存放器容量要求最少，其能够试验ZigBee低功耗设计。上述三种设备依据功效完整性可分为全功效(FFD)和半功效(RFD)设备。其中全功效设备可作为协调器、路由器和终端设备，而半功效设备只能用于终端设备。一个全功效设备可和多个RFD设备或多个其它FFD设备通信，而一个半功效设备只能和一个FFD通信。网络拓扑结构决定了消息传输是怎样从一个节点路由传输到其它相邻节点。Zigbee支持星型、树型、网络型拓扑：星型网络是经过中心节点向周围邻近节点传输消息，中心节点是协调器，周围节点是终端节点，整个网络只有一个关键，结构简单；树型网络使用一个分级路由策略在网络中传输数据和控制信息，每一级父节点是上一级子节点，就像树叶一样繁衍，消息传输时先向父节点汇合，然后向下一级传输；网状网络和树型网络不一样之处于于它一些枝叶之间能够相互连接，所以愈加复杂多变。三种网络拓扑以下图2-2所表示2-2网络拓扑2.3zigbee协议分析ZigBee基础是IEEE 802.15.4，它是IEEE无线个人区域网(Personal Area Network，PAN)工作组一项标准，被称作IEEE 802.15.4(ZigBee)技术标准。ZigBee不只是802.15.4名字，IEEE 802.15.4 定义了最低两层：物理层和MAC 层，在最低层，且和硬件相关；ZigBee 联盟在此基础上定义了网络层(NWK)和应用层(APL)，建立在PHY 和MAC层之上，而且完全和硬件无关。分层结构脉络清楚、一目了然，给设计和调试带来极大方便。2-3ZigBee 协议栈框架图2-3为ZigBee协议栈结构图，从图中能够看出，ZigBee协议栈由一组子层组成，不一样层之间经过服务接入点(SAP)进行通信。SAP是某一特定层提供服务，是用于下层和上层之间进行互访接口。为实现必需功效，每一个SAP全部支持很多服务原语。ZigBee协议栈大多数层有两个接口：数据实体接口和管理实体接口。数据实体接口目标是向上层提供所需常规数