《毕业设计论文无线控制演示系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文无线控制演示系统（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业设计（论文）开题报告（含文献综述、外文翻译）题 目 无线控制演示系统姓 名 学 号 专业班级 自动化0703 所在学院 信息与电气工程学院 指导教师（职称） 二一 年 十一 月 十 日20毕业设计（论文）开 题 报 告（包括选题的意义、可行性分析、研究的内容、研究方法、拟解决的关键问题、预期结果、研究进度计划等）浙江大学城市学院毕业论文开题报告1. 选题的背景和意义1.1 选题的背景近年以来，通信技术快速发展，短距离无线通信技术已经成为通信技术中的一大热点。各种网络终端的出现、工业控制的自动化和家庭的智能化等迫切需要一种具备低成本、低距离、低功耗和组网能力强等优点的无线互连标准。其中随着各
2、种便携式个人通信设备与家用电器设备的增加，人们享受蜂窝移动通信系统带来的便利的同时，对短距离的无线与移动通信又提出了新的需求，使得短距离无线通信异军突起，包括无线局域网(WLAN)、蓝牙(BlueTooth)技术、无线保真(WiFi)、超宽带(UwB)以及ZigBee技术等各种热点技术相继出现，均展现出各自巨大的应用潜力。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。ZigBee作为一种新兴的短距离无线通信技术，正有力地推动着低速率
3、无线个人区域网络LRWPAN(LowRateWireless Personal Area Network)的发展，可以广泛应用于工业控制、家庭自动化、医疗护理、智能农业、消费类电子和远程控制等领域，将拥有广阔的应用前景。预计随着ZigBee技术以及相关技术的发展，低速率应用将日益广泛，在我们的生活中扮演越来越重要的角色1。ZigBee的提出弥补了短距离无线通信技术应用研究的空白，现在该技术已经成为研究的新热点，在不久的未来，基于ZigBee技术的产品将会形成一个新的浪潮，势不可挡地席卷全球，而它的发展前景将同计算机、互联网一样融入人们生活的每一个角落，给人们的生活带来方便和快捷。本次实验将基于
4、评估套件ZICM2410针对CEL公司ZigBee模块的开发及学习。1.2 国内外研究现状国外对ZigBee技术的研究起步较早，研究也较成熟。ZigBee联盟成立于2002年8月，为了推动ZigBee技术的发展，Chad&con、Ember、FreeScale、Honeywll、Motorala、Philaddrs和Sansung等公司共同成立了ZigBee联盟，如今已经吸引了上百家芯片公司、无线节点公司和开发商的加入，包括有许多IC设计、家电、通讯节点、ADDR服务提供、玩具等厂商，目前该联盟已经包含了150多家会员。并且还有许多厂商已将ZigBee纳入产品中15l。国内ZigBee的研究起
5、步较晚，国内ZigBee模块生产厂家一般都受芯片厂家数量等限制价格，国内市场主要由国外仪器所占领，国内未见成熟的自主研制的ZigBee产品，只有一些研究性和简单应用的文章出现于期刊杂志。不过随着无线技术大趋势的发展，很多高校和研究机构都已经着手无线组网、无线技术应用方面的研究。中科院计算所的宁波分所就在专门从事无线技术的研究，主要侧重于无线网络化智能传感器，计算所自行开发可低功耗的CPU、多点网络动态组网拓补协议、网络节点管理软件、无线网络化智能传感器操作系统。国内的一些大学，也在搞ZigBee组网和应用的研究，利用国外厂商的开发平台和芯片建立ZigBee网络，并应用于智能家居，无线抄表和物流
6、管理方面。相信随着无线技术研究的深入，会有更多的国产ZigBee和其他无线产品投入市场1-2。1.3 发展趋势ZigBee技术的研究现状来看，ZigBee规范及其应用仍在不断的发展和完善之中，众多厂商、高校和研究机构都对ZigBee技术展现了极大的研究兴趣，进行了大量的研究工作。当前研究的重点主要集中在ZigBee技术应用研究和产品设计、ZigBee协议规范的研究及其完善两个方面，主要集中在以下几个方面：（1）ZigBee芯片和产品的设计不少厂商推出了ZigBee的产品和全套解决方案。如Freescale公司的第三代PADDR晶片MCl322x；Helicomm公司推出的ADDR Link 1
7、200 ZigBee开发套件；Jennic公司的JN5121513X等。（2）ZigBee技术的具体应用研究目前，不管国内国外，已有大量的研究者和厂商提出了ZigBee可能的应用。如智能家居、智能公交车、嵌入式方面的应用。另外，Jennie公司的JenNET应用在路灯控制、环境监控、生产线数据收集，以及ZigBee结合RFID等。（3）ZigBee技术扩展研究ZigBee技术和其它技术的结合也是目前研究的一个热点。如ZigBee技术和WebGPRS构成的无线网关系纠和 LinuxDSP构成的无线通信系引等。（4）和其它技术共存研究对ZigBee网络与其它无线网络共存的问题也有大量的研究，如Zi
8、gBee网络和蓝牙网络共存、WiFi的共存与干扰问题。（5）网络性能评估对ZigBee网络性能的研究也是一大热点，如研究ZigBee底层的802154标准在竞争时期(CAP)的网络吞吐量和能量消耗、ZigBee网络在不同的通信参数下，网络的通信量及稳定性1291、在ZigBee网络的低负载的情况下，调整其活动时期节点的能量消耗，使得网络的生命延长等。（6）路由算法ZigBee的路由是基于Ad Hoe按需距离矢量(AODV算法)路由算法，这样ZigBee的网状网络建立与数据传播方式和Ad Hoe网络很类似。而传统的AODV算法的路由开销和路由发现可能会干扰网络性能，特别是节点密集的网络，会直接影
9、响端到端时延和数据包的传递的时延，因此很有必要提高路由算法的高效性和可扩展性，目前一些国内外期刊和论文针对AODV路由算3。2研究的基本内容2.1 基本框架基本框架包括以下几个方面：（1）学习和了解无线控制演示套件ZICM2410和芯片ZIC2410本次设计具体研究的基于套件ZICM2410实现无线演示功能；了解ZICM2410套件中ZigBee技术的基本理论、研究现状和发展趋势，以及在商业和工业领域的应用。ZIC2410具有业界顶尖的+6dBm输出功率，使得它无需进行外部放大即可支持广泛的应用。结合了灵敏度高达-97dBm的接收器，ZIC2410以103dB的链路预算成为ZigBee行业领行
10、者。ZIC2410除了在ZigBee数据速率（250kbps）下所体现出的卓越射频性能外，它还添加了高速模式：Turbo（500kbps）和Premium（1Mbps），用以满足网络使用高带宽的需求。设备提供众多通用I/O管脚、外设功能（如定时器和UART），且它是首批提供内嵌语音编码解码器设备的ZigBee芯片之一。（2）学习和应用ZICM2410中的基本功能-点对点功能套件ZICM2410中的芯片ZIC2410中已经包含和囊括协议，点对点功能是其中最基本的功能。使用评估套件配送的USB通讯电缆分别连接PC和2块评估板，打开2个串口调试软件。选择对应的串口号，设置波特率为115200，数据位
11、为8，停止位为1，校验位无，流控制为无，在发送窗口填一些数据并按“发送”，在另一个串口软件中将收到刚发送的数据，可互相发送和接收数据。（3）学习和应用语言PythonPython是一种面向对象的解释性的计算机程序设计语言， 也是一种功能强大而完善的通用型语言，类似于java但是更简单，它在虚拟机上运行，应用程序是有Python脚本来完成。使用该技术的一个特点是，可以在应用程序开发的同时，部署ZigBee硬件节点，部署完成，程序也同时完成，只需要使用连接电脑的网关节点进行空中升级即可，程序的更改非常方便。一个端节点的功能及行为，都是可以通过在连接网关的PC上编写，然后无线下载到目标设备里，之所
12、以使用“注入”而不使用“下载”，因为Python脚本是设备全部代码的一部分（下层的虚拟机和底层驱动是不会被擦除的），类似无线的IAP。（4）简单学习和了解协议SNAP的具体内容SNAP网络协议是一款由Synapse公司开发的无线mesh网络协议，Synapse公司是国际上专业的无线网状网软硬件解决方案提供商，SNAP为复杂的ZigBee网络提供一个简单、可靠、智能的完整组网方案，同时，因为使用“对等网络”概念，功耗优化明显，冗余性能优异。SNAP使用的是对等网络，所有的节点都是路由节点，组网时，无“加入网络”过程，无中心节点，无需预先构架网络拓扑。由于SNAP使用了24位（3字节）网络地址，因
13、此理论上单个网络可以拥有16M个节点，网络使用16位（2字节）地址，因此支持64K个网络。SNAP网络支持一种“集体协议睡眠”方式。（5）在整个无线控制演示系统实验中，进行两个演示系统：实现无线远距离灯控和无线温度控制运用套件ZICM2410实现无线远距离灯控。无线远距离灯控是在PC上运用语言Python对芯片内部封装的SNAP协议进行调用。将两枚芯片设计成输出端和接受端，从输出端传送信号，然后再接收端收到信号，进行远距离灯控实验。调用SNAP协议ZIC2410发射端ZIC2410接受端端PC外部显示无线传输图2.1 实验一简略说明图无线温度控制将由本人制版焊接和调试，在PC上运用语言Pyth
14、on调用协议SNAP，最终将两片芯片ZIC2410实现温度的控制和显示。无线温度控制是将输出端中的一个管脚与可变电阻连接（等同于温度的变化），在接受端收到信号，并通过外部显示设备显示温度的变化。ZICM2410PCTempSenorPython无线传输温度显示ZICM2410图2.2 实验二简略说明图查询资料，对无线控制ZigBee技术的初步了解学习和了解套件ZICM2410的基本功能学习开发软件python，并且熟练运用进行编程，熟练运用芯片中协议进行硬件的焊接和调试将调试完毕的程序，导入芯片中最后进行调试和检测图2.3 研究步骤框图2.2 研究的重点和难点（1）协议SNAP协议SNAP在整
15、个大学四年中，没有在我们课本中出现过。而协议也是整个贯穿设计和应用的重点，这便对本人的设计产生了一定的难度和困难。这也是本人在设计中的重中之重。（2）应用软件python调用协议SNAP是整个设计最关键的部分，如何调用协议中的功能将关系到本设计最后的效果。而应用软件在四年的学习中从未出现，这也增加了设计环节中的难度。（3）硬件的焊接和调试无线温度控制演示系统将有本人独立完成，其中的焊接和调试整个实验最重要的部分。2.3 拟解决的关键问题本设计最关键的环节在于：（1）运用语言python，调用协议SNAP，实现本设计中的无线灯控和温度变化；（2）芯片ZIC2410外围接口电路的设计；（3）液晶显示模块的设计。3研究的方法及措施芯片制定方案方案一：运用TI公司的芯片CC2430或者CC2431芯片能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段应用，及对低成本，低功耗的要求。它结合一个高性能2.4G
