基于Zigbee的无线传感网络的研究与设计，冯承金，杨杰，本文简单讲述了无线传感器网络技术在实际中的应用，详细介绍了Zigbee技术的定义，特点，和组网原理。其中更是对Zigbee的网络节点类型

本文首发于DF创客社区，作者:利刃1979 原文链接:http://mc.dfrobot.com.cn/thread-297112-1-1.html 1 作品介绍 1.1 作品功能 本作品借助物联网技术开发了一种烟雾报警系统，用于监控火灾、煤气泄漏等不安全事故的发生。该烟雾报警系统由无线传感器网络节点和监控系统两个部分组成。无线传感器网络节点由多个感知模块组成，用于实时检测多个监控区域的环境参数（如烟雾气体浓度、一氧化碳浓度等），并通过传感器网络将所有数据传输至监控系统。监控系统由下位机、PC上位机、手机APP三个部分组成:下位机安装在用户监控场所，通过无线传感器网络实时接收传感器节点的环境参数，并利用ZigBee网络和WIFI网络将监控数据分别发送至监控中心的PC上位机和用户手机的APP，若被监控的区域发生火灾、煤气泄漏等安全事故，三者将同时报警，从而极大程度地减低了无法获取安全事故发生的问题的风险，能够第一时间对受灾的地点进行抢救。 本作品可用于普通家庭住宅用户安全事故的监控，一旦发生安全事故，家庭住宅的下位机、小区物业部门安装的PC上位机、住户手机的APP三者将同时发出报警信号，能够第一时间对事故地点进行抢救。1.2 作品创新点 本作品的创新点在于: 1、通过下位机、PC上位机、手机APP三种终端报警的方式降低无法第一时间获取安全事故发生的风险，能够第一时间对事故地点进行抢救； 2、利用无线传感器网络的优势，将监控传感器和监控系统分离成独立的模块，实现了增加监控区域只需安装独立的传感器节点的特性，极大程度地提升了系统的可扩展性，同时使得系统具有较低的扩展成本。 救；同时，本作品可用于酒店、办公楼、商业广场、工厂操作间等需要大面积多区域监控的场所。 2 准备事项 2.1 作品原理 如图2.1所示，本作品由无线传感器网络节点和监控系统两个部分组成。 无线传感器网络节点对监控点的环境参数进行采集并处理，通过无线通信模块将处理后的数据发送至下位机。 监控系统由下位机、PC上位机和手机APP三个部分组成。下位机对无线传感器网络节点传输的环境参数进行分析，同时在LCD进行显示，并通过WIFI和ZigBee网络将数据分别发送至手机APP和PC上位机；若接收的环境参数数据满足安全事故发生的条件，下位机将通过语音模块发出报警提醒，同时手机APP和PC上位机也将发出报警信号；若用户发现发出的报警信号为误触信号，用户可通过按键或者语音识别模块关闭报警。 图2.1 作品系统设计框图 2.2 作品设计 2.2.1 主控制器作品传感器节点采用STM32F103C8T6型号的单片机，下位机采用STM32F103RCT6型号的单片机。 2.1.2 传感器 传感器模块选用了市面上常见也是应用较为广泛的两种传感器，分别是烟雾浓度传感器MQ-2和一氧化碳浓度传感器MQ-7。 MQ-2可用于家庭和工厂的气体泄漏监测装置，适宜于液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等的探测。故因此，MQ-2可以准确来说是一个多种气体探测器MQ-2的探测范围极其的广泛。它的优点:灵敏度高、响应快、稳定性好、寿命长、驱动电路简单。MQ-2型烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。处于200至300摄氏度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒收到烟雾的调至而变化，就会引起表面导电率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾的浓度越大，导电率越大，输出电阻越低，则输出的模拟信号就越大。 MQ-7是一氧化碳气体传感器，所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)，采用高低温循环检测方式低温(1.5V加热)检测一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温(5.0V加热)清洗低温时吸附的杂散气体。使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-7气体传感器对一氧化碳的灵敏度高，这种传感器可检测多种含一氧化碳的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。 MQ-2、MQ-7模块的实物图片如图2.2所示。 图2.2 MQ-2与MQ-7传感器实物图片 2.2.3 无线传输模块 无线传输模块的功能是将传感器采集到的监测数据发送到监控点，本作品采用NRF24L01 2.4GHz无线传输模块。NRF24L01是一款工作在2.4至2.5GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器、增强型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。极低的电流消耗，当工作在发射模式下发射功率为-6dBm时电流消耗为9mA接收模式

为了实现家居安全、环境信息的远程实时监控,设计了一种基于ARM与ZigBee技术的家庭安全监控系统。该系统以CC2530芯片采集温度、烟雾、CO浓度等传感器信息，并通过ZigBee无线网络将采集的节点数据传输到ARM服务器，ARM服务器将数据通过GPRS网络发送至Android手机客户端。ARM服务器以μC/OSII为平台,引入emWIN 图形用户接口，通过加权算法来判断火灾的发生，从而减小其漏报率和误报率。当发生火灾时ARM服务器会自动拨打报警电话，同时也可以通过手机客户端发送家居控制命令，便于火灾的及时救援。实践证明该系统具有实用性好、可靠性高、反应速度快等特点，可以有效地对家居安全、环境信息进行全覆盖和连续的监控。

zigbee标准官方协议说明书，以及IEEE Std 802.15.4标准说明书

组建一个完整的zigbee网状网络包括两个步骤：网络初始化、节点加入网络。其中节点加入网络又包括两个步骤：通过与协调器连接入网和通过已有父节点入网。

温度传感器测量到温度后，然后将温度数值通过Zigbee无线传输到上位机。具体参考我的博客：https://blog.csdn.net/O_MMMM_O/article/details/81267913

采用ZigBee技术提出一种无线传感器系统方案,设计并实现ZigBee的无线数据传输,采用首个符合ZigBee标准的cc2430射频芯片作为传感器节点的数据采集。在IAR开发环境下编写和编译传感器节点程序,实现了无线传感器网络采集温湿度信号及传感器节点之间的数据传输功能。

蓝牙网状网络、线程和Zigbee是用于为建筑和家庭自动化产品添加无线连结的流行网状网络标准。Silicon Labs 开展了网状网络性能测试，以帮助开发人员更好地了解难以预测的无线行为，使其在设计 IoT 相关产品时能做出更明智的选择。

基于zigbee的小区心电监控设计

ZigBee栈体系包含一系列的层元件，包含IEEE802.15.42003标准MAC层和PHY层，当然也包括ZigBee的NWK层。每个层的元件提供相关的服务功能。虽然本节描述了ZigBee栈的其他部分但主要描述图1.1中的APL层。图1为ZigBee栈结构框图。