基于zigbee的土壤含水率检测系统设计(编辑修改稿)

基于zigbee的土壤含水率检测系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

与仪表控制为重点。 商业大楼可以利用 ZigBee 完成自动控制，管理员可以有效地管理空调，灯光，火灾感应系统等各项开关控制系统，可以达到减少能源费用，降低管理人力等节约目的。 对消费者来说，若家中具有 ZigBee 系统，可方便的监控家中的整体运作，有效掌握电力，自来水，瓦斯的使用状况之外，亦可以具有安全功能，例如可以在家中安装无线传感器来监控各种不同情况，一旦侦查到异状即可自动发出 警告。 ZigBee 在仪表控制市场随着国际仪表巨头中国华立仪表集团。 韩国 NURI Tele 等纷纷开始引进 ZigBee 技术之仪表控制系统之后，这个市场开始受到重视。 ZigBee 仪表控制系统相当适合人工高昂，幅员辽阔，或是抄表员素质不良，抄表准确度不高，又或抄表员不易进入水，电，瓦斯仪表所在地的地方。 具有这样背景的地方促使 ZigBee 仪表控制市场具有一定的需求。 第二章 ZigBee 简介 2 二、 ZigBee 简介 Zigbee 的概念及特点 ZigBee 一词来源于蜜蜂群使用的赖以生存和发展的通信方式，蜜蜂通过调ZigBee 形状 的舞蹈来传递新发现的食物的位置，距离和方向等信息。 ZigBee 是一种基于 无线标准研制开发的，集组网、安全和应用技术为一体的无线网络技术， ZigBee 技术的应用不仅解决了传统灯光控制相对分散、能源浪费、不能实现有效管理的问题，还具备了传统控制方式没有的功能，比如场景设置以及与建筑物内其他灯光系统的关联调节等。 由于 仅能处理低层协议：MAC 层和物理层协议。 ZigBee 联盟对其网络层协议和 API 进行了标准化。 ZigBee 是一种新兴的短距离、低功耗、低数据传输速率（ 10~250 KB / S）、低成本、低复杂度、可靠性高的无线网络技术。 其网络容量较大，可以容纳 65000个设备。 提供了数据完整性检查和检测功能，采用 AES128 加密算法。 使用频段为 GHZ， 868 MHZ（欧洲）和 915 MHZ（美国），均为免费频段。 ZigBee 的网络拓扑结构主要有星型网络拓扑和对等网络拓扑。 星状拓扑结构中有一个协调者和其它的设备所组成，其它的装置．都只能与协调者连接，完全有协调者处理所需要处理的事情，这种拓扑结构基本上使 用 64 位（ 8 个字节）的扩展地址，此外，协调者给加入网络的 设备分配 16 为的地址以节省频宽。 在这种网络中，网络协调器一般使用持续电力系统供电，而其他设备采用电池供电。 星型网络适合家庭自动化、个人计算机的外设以及个人健康护理等小范围的室内应用。 点对点的拓扑结构也有一个协调者，用来点对点网络中也需要网络协调器，负责实现管理链路状态信息，认证设备身份等功能，但是其他非协调者的 FFD 除了与协调者连接外，也可、以对在其一定范围内的其他的设备进行通信，不过终端设备只能与 FFD 连接，而点对点在实际的应用中主要是以更复杂的方式运作，点对点网络模式可以支持 adhoc 网络允许通过多跳 路由的方式在网络中传输数据 ZigBee 网络中主要包括三种类型的设备，包括网络协调器、全功能设备（ FFD）、精简功能设备（ RFD）。 只有网络协调者才能形成网络与其他的全功能设备或者是精简功能设备的连接。 全功能设备同时具有路由的功能，可提供信息的双向传输。 精简功能设备只能传送信息给全功能设备或者从全功能设备接收信息。 第二章 ZigBee 简介 3 Zigbee 与几种无线通信技术的比较 当今无线通讯领域由于其应用范围和要求不同，存在着许多种无线通讯技术，各种无线连接技术都有着各自的优势和不足，应用在不同的领域之中。 目前应用的最为广泛的 无线通讯技术有以下几种。 ZigBee 技术 Zigbee 技术主要用于近距离无线连接和家庭局域网络方面，其基础是 协议，该协议规定了物理层和低层次的 MAC 层协议，网络层以上的协议和 API 的制定由 Zigbee 联盟负责进行标准化。 工作频带为 868/915MHz 与, 为无许可证频带，世界各地各个领域都可以使用，适合于低成本的 Zigbee 技术使用。 其传输速度为 10k250kbps,相对于蓝牙技术的传输速度较慢，适用于对数据需求量小，速度要求不高的环境。 并且具有 以下几大特点： (1)省电：两节五号电池支持长达半年到两年左右的使用时间； (2)可靠：采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用的 隙，避免了发送数据时的竞争和冲突；节点模块之间具有自动动态组网的功能，信息在整个 Zigbee 网络中通过自动路由方式进行传输，从而保证了信息传输的可靠性； (3)时延短：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； (4)网络容量大：可支持达 65000 个节点； (5)安全 ： Zigbee 提供了数据完整性检查功能，加密算法采用通用的 AES128； (6)高保密性： 64 位出厂编号和支持 AES128 加密。 蓝牙 技术 蓝牙技术是 1994 年爱立信公司首先提出的一种短距离无线通讯技术规范，能够在设备间实现方便快捷、灵活安全、低成本、低功耗的数据和语音通讯，是目前无线局域网的主流技术之一。 其工作标准为 工作频带为，在该频带上有 79 个信道，可以随时更换频道以防止干扰，传输速率为 . 当发射功率为 1mW 时，其通信距离可达 10m；发射功率为 100mW时，通信距离可达 100m。 蓝牙技 术采用灵活的无基站组网方式，在这种组网方式下，每一个蓝牙设备都能够同时和 7 个设备进行通信，而且支持点对点与点对第二章 ZigBee 简介 4 多点的通信方式，在点对点的通信方式下，蓝牙技术采用密码核对方式进行通信，及通信的两个设备需要进行设置相应的密码进行配对，大大增加了数据传输的安全性。 该技术广泛应用于现在如手机、 PDA、台式机电脑和笔记本电脑等主流消费性产品当中。 WiFi 技术的比较 无线局域网技术 WLAN（ WiFi） ,其技术标准为 ，可实现十几兆至几十兆的无线接入。 WLAN 最大的特点是便携性，主要解决用户“最好 100m”的通信需求，定位于人点地区的高速游牧数据接入，不支持高速移动性，主流应用是商务用户在酒店、机场等热点使用便携电脑上网浏览或访问企业的服务器。 WLAN 制定有一系列标准，有。 使用 WiFi 的缺点包括功耗大、成本高、协议开销大、需要接入点。 目前在一个器具上增加 WiFi 至少需要 15 美元。 Bluesoft 标记的价格是 65 美元。 虽然成本还会下降，但近 期仍只能用于跟踪价值较高的资产。 一个仓库可能只会把Bluesoft 标记用于它的铲车，而不会用于铲车搬动的箱子。 WiFi 是一个无中继转发能力的单跳网，器具只能连接到接入点（ AP）。 AP 之间的链接、 AP 与其他网络的链接往往通过常规的有线以太网。 如果已经用于其他以太网业务的同一布线再用作 WiFi 回传，就需要进行认证或者把 WiFi 无线数据包隔离开。 要不，你就不得不安装新的缆线和交换机。 现在，需要新兴公司正在推进 WiFi 网状网，其内 AP 被用作路由器，彼此自动发现，可经过几跳转发业务。 但网状网结构主要涉及用于室外 ，在 AP 之间要求视距，使他们更适用于服务提供商，而不是企业。 随着低速率应用市场需要的不断增长， Zigbee 和 WiFi 系统共处的可能性越来越大，但是由于两者都主要工作在 的 ism 频段，他们不可避免的会产生相互干扰，所以 Zigbee 和WiFi 之间的共存是一个待需解决的问题。 红外技术 红外技术（ IrDA,Infrared Data Association)是制定于 1993 年的一种短距离无线通讯标准。 采用波长 850nm 的红光作为传输介质，采用点到点通讯方式，通过红外光脉冲和电脉冲的转化实 现通信，通讯距离在 1 米以内，传输速率为 16Mbps,是一种代替传统线缆传输的有效通讯方式。 但因其传输距离有限、传输方向局限大等特点，在应用上受到了很大的限制。 第二章 ZigBee 简介 5 zigbee 网络基础 ZigBee 协议栈由 IEEE 规范的物理层 （ PHY）、 媒介访问控制层 （ MAC）和 ZigBee 联盟增加的网络层 （ NWK）、 安全层 、 应用层 （ APL） 组成。