❶ 無線感測器網路研究什麼，和ZigBee什麼關系關於無線感測器網路，有研究路由算發，研究拓樸控制的
無線網路，一是無線傳輸的硬體，有400M、900M、2.4G等頻段，以及不同的功率等級；二是通訊協議，各無線設備之間的數據傳輸協議。
zigbee是無線網路的一種形式，包含協議層；cc2530隻是一種晶元，無線通訊的硬體晶元。
❷ 無線感測器在網路中的應用設計
下面是由整理的畢業設計論文《無線感測器在網路中的應用設計》，歡迎閱讀。
1引言
無線感測器網路(Wireless Sensor Networks，簡稱WSNs)是由部署在監測區域內大量的廉價微型感測器節點組成，通過無線通信形成一個多跳自組織網路系統，能夠實時監測、感知和採集網路分布區域內監視對象的各種信息，並加以處理，完成數據採集和監測任務。WSNs綜合了感測器、嵌入式計算、無線通訊、分布式信息處理等技術，具有快速構建、自配置、自調整拓撲、多跳路由、高密度、節點數可變、無統一地址、無線通信等特點，特別適用於大范圍、偏遠距離、危險環境等條件下的實時信息監測，可以廣泛應用於軍事、交通、環境監測和預報、衛生保健、空間探索等各個領域。
2節點的總體設計和器件選型
2.1節點的總體設計
WSNs微型節點應用數量比較大，更換和維護比較困難，要求其節點成本低廉和工作時間盡可能長;功能上要求WSNs中不應該存在專門的路由器節點，每個節點既是終端節點，又是路由器節點。節點間採用移動自組織網路聯系起來，並採用多跳的路由機制進行通信。因此，在單個節點上，一方面硬體必須低能耗，採用無線傳輸方式;另一方面軟體必須支持多跳的路由協議。基於這些基本思想，設計了以高蘆此空檔8位AVR單片機ATmega128L為核心，結合外圍感測器和2.4 GHz無線收發模塊CC2420的WSNs微型節點。這兩款器件的體積非常小，加上外圍電路，其整體體積也很小，非常適合用作WSNs節點的元件。
圖1給出WSNs微型節點結構。它由數據採集單元、數據處理單元、數據傳輸單元和電源管理單扒汪元4部分組成。數據採集單元負責監測區域內信息的採集和數據轉換，設計中包括了可燃性氣體感測器和濕度感測器;數據處理單元負責控制整個節點的處理操作、路由協議、同步定位、功耗管理、任務管理等;數據傳輸單元負責與其他節點進行無線通信，交換控制消息和收發採集數據;電源管理單元選通所用到的感測器，節點電源由幾節AA電池組成，實際工業應用中採用微型紐扣電池，以進一步減小體積。為了調試方便及可擴展性，可將數據採集單元獨立出來，做成兩塊能相互套接的可擴展主板。
2.2處理器選型
處理器的選型要求和指標是功耗低，保證長時間不更換電源也能順利工作，供給電壓小於5 V，有較快的處理速度和能力，由於節點是需要大量安置的，所以價格也要相對便宜。選用AVR單片機，考慮到電路中I/O的個數不多，功耗低、成本低、適合與無線器件介面配合等多方面因素，綜合對比後，選用Atmel公司的ATmega128L。該微型控制器擁有豐富的片上資源，包括4個定時器、4 KB SRAM、128KB Flash和4 KBEEPROM;擁有UART、SPI、I2C、JTAG介面，方便無線器件和感測器的接入;有6種電源節能模式，方便低功耗設計。
2.3無線通信器件選型 CC2420是一款符合ZigBee技術的高集成度工業用射頻收發器，其MAC層和PHY層協議符合802.15.4規范，工作於2.4 GHz頻段。該器件只需極少外部元件，即可確保短距離通信的有效性和可靠性。數據傳輸單元模塊支持數據傳輸率高達250 Kb/s，即可實現多點對多點的快速組網，系統體積小、成本低、功耗小，適於電池長期供電，具有硬體加密、安全可靠、組網靈活、抗毀性強等特點。
2.4感測器選型
由於WSNs是用於礦下安全監測，常要檢測礦下可燃氣體的濃度(預防瓦斯氣體濃度過高)和空氣濕度，所以要選擇測量氣體濃度和濕度的感測器。
2.4.1 HIH-4000系列測濕感測器
HIH-4000系列測濕感測器作為一個低成本、可軟焊的單個直插式組件(SIP)能提供儀表測量質量的相對濕度(RH)感測性能。RH感測器可用在二引線間有間距的配量中，它是一個熱固塑料型電容感測元件，其內部具有信號處理功能。感測器的多層結構對應用環境的不利因素，諸如潮濕、灰塵、污垢、油類和環境中常見的化學品具有最佳的抗力，因此可認定陪瞎它能適用礦下環境。
2.4.2 MR511熱線型半導體氣敏元件
MR511型氣敏元件利用氣體吸附在金屬氧化物半導體表面而產生熱傳導變化及電傳導變化的原理，由白金線圈電阻值變化測定氣體濃度。MR511由檢測元件和補償元件配對組成電橋的兩個臂，遇可燃性氣體時，檢測元件的電阻減小，橋路輸出電壓變化，該電壓變化隨氣體濃度的增大而成比例增大，補償元件具有溫度補償作用。MR511除具有靈敏度高、響應恢復時間短、穩定性好特點外，還具有功耗小，抗環境溫濕度干擾能力強的優點。WSNs的節能和井下惡劣溫濕環境要求MR5111可以滿足。
3 WSNs節點設計
3.1數據採集單元
考慮到無線感測器網路節點的節能和井下惡劣的溫濕環境，為了便於數據採集，系統設計採用HIH-4000-01型測濕度感測器和MR511熱線型半導體氣體感測器。圖2、圖3分別給出其電路設計圖。
3.2數據處理單元
ATmega128L的外圍電路設計簡單，設計時注意在數字電路的電源並人多隻電容濾波。ATmega128L的工作時鍾源可以選取外部晶振、外部RC振盪器、內部RC振盪器、外部時鍾源等方式。工作時鍾源的選擇通過ATmega128L的內部熔絲位來設計。熔絲位可以通過JTAG編程、ISP編程等方式設置。ATmega128L採用7.3728 MHz和32.768 kHz兩個外部晶振。前者用作工作時鍾，後者用作實時時鍾源。
3.3數據傳輸單元
3.3.1 CC2420外圍電路設計
圖4給出數據傳輸單元的外圍電路。CC2420隻需要極少的外圍元器件。其外圍電路包括晶振時鍾電路、射頻輸入/輸出匹配電路和微控制器介面電路3部分。
射頻輸入/輸出匹配電路主要用來匹配器件的輸入輸出阻抗，使其輸入輸出阻抗為50 Ω，同時為器件內部的PA及LNA提供直流偏置。射頻輸入/輸出是高阻抗，有差別。射頻端最適合的負載是115+j180 Ω。C61、C62、C71、C81、L61組成不平衡變壓器，L62和L81匹配射頻輸入輸出到50 Ω;L61和L62同時提供功率放大器和低雜訊放大器的直流偏置。內部的T/R開關是為了切換低雜訊放大器/功率放大器。R451偏置電阻是電流基準發生器的精密電阻。CC2420本振信號既可由外部有源晶體提供，也可由內部電路提供。若由內部電路提供時，需外加晶體振盪器和兩只負載電容，電容的大小取決於晶體的頻率及輸入容抗等參數。設計採用16 MHz晶振時，其電容值約為22 pF。C381和C391是外部晶體振盪器的負載電容。片上電壓調節器提供所有內部1.8 V電源的供應。C42是電壓調節器的負載電容，用於穩定調節器。為得到最佳性能必須使用電源去耦。在應用中使用大小合適的去耦電容和功率濾波器是非常重要的。CC2420可以通過4線SPI匯流排(SI、SO、SCLK、CSn)設置器件的工作模式，並實現讀，寫緩存數據，讀/寫狀態寄存器等。通過控制FIFO和FIFOP引腳介面的狀態可設置發射/接收緩存器。
3.3.2配置IEEE 802.15.4工作模式
CC2420為IEEE 802.15.4的數據幀格式提供硬體支持。其MAC層的幀格式為：頭幀+數據幀+校驗幀;PHY層的幀格式為：同步幀+PHY頭幀+MAC幀，幀頭序列的長度可通過設置寄存器改變，採用16位CRC校驗來提高數據傳輸的可靠性。發送或接收的數據幀被送入RAM中的128位元組緩存區進行相應的幀打包和拆包操作。表1給出CC2420的四線串列SPI介面引腳功能。它是設計單片機電路的依據，充分發揮這些功能是設計無線通信產品的前提。
3.3.3 CC2420與單片機介面電路設計
圖5給出CC2420與ATmega128L單片機的介面電路。CC2420通過簡單的四線(SI、SO、SCLK、CSn)與SPI兼容串列介面配置，這時CC2420是受控的。ATmega128L的SPI介面工作在主機模式，它是SPI數據傳輸的控制方;CC2420設為從機工作方式。當ATmega128L的SPI介面設為主機工作方式時，其硬體電路不會自動控制SS引腳。因此，在SH通信時，應在SPI介面初始化，它是由程序控制SS，將其拉為低電平，此後，當把數據寫入主機的SPI數據寄存器後，主機介面將自動啟動時鍾發生器，在硬體電路的控制下，移位傳送，通過MOSI將數據移出ATmega128L，並同時從CC2420由MISO移人數據，8位數據全部移出時，兩個寄存器就實現了一次數據交換。
4結語
通過對於無線感測器網路節點中感測器元件、數據處理模塊、數據傳輸模塊和電源的選擇，設計了一種以CC2420和ATmega128L為主體的硬體方案。利用該方案設計的CC2420和ATmega128L的外圍電路以及兩者之間的介面電路。此外，還對感測器與單片機的介面電路進行設計。通過實驗驗證，設計的硬體節點基本上達到了項目要求，經調試能通過感測器正確真實地採集數據，並實現兩個無線節點(兩個電路板。AA電池供電)在30 m左右的通信、傳輸數據、並反映到終端設備。
❸ 物聯網的關鍵技術
物聯網的關鍵技術主要包括：無線感測器網路、ZigBee、M2M技術、RFID技術、NFC技術、低能耗藍牙技術。
1、無線感測器網路：無線感測器網路(Wireless Sensor Networks,WSN)是一種分布式感測網路，它的末梢是可以感知和檢查外部世界的感測器。
WSN中的感測器通過無線方式通信，因此網路設置靈活，設備位置可以隨時更改，還可以跟互聯網進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網路。
2、ZigBee：ZigBee，也稱紫蜂，是一種低速短距離傳輸的無線網上協議，底層是採用IEEE 802.15.4標准規范的媒體訪問層與物理層。主要特色有低速、低耗電、低成本、支持大量網上節點、支持多種網上拓撲、低復雜度、快速、可靠、安全。
3、M2M技術：M2M全稱Machine to Machine，是指數據從一台終端傳送到另一台終端，也就是機器與機器的對話。
M2M應用系統構成有智能化機器、M2M硬體、通信網路、中間件。M2M應用領域有、家庭應用領域、工業應用領域、零售和支付領域、物流運輸行業、醫療行業。
4、RFID技術：無線射頻識別即射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID），是自動識別技術的一種，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數據通信。
利用無線射頻方式對記錄媒體（電子首察標簽或射頻卡）進行讀寫，從而達到識別目標和數據交換的目的，其被認為是21世紀最具發展潛力的信息技術之一。
5、NFC技術：NFC英文全稱Near Field Communication，近距離無線通信。與RFID一樣，NFC信息者數茄也是通過頻譜中無線頻率部分的電磁感應耦合方式傳遞，但兩者之間還是存在很大的區別。
首先，NFC是一種提供輕松、安全、迅速的通信的無線連接技術，其傳輸范圍比RFID小，RFID的傳輸范圍可以達到幾米、甚至幾十米，但由於NFC採取了獨特的信號衰減技術，相對於RFID來說NFC具有距離近、帶寬高、能耗低等特點。
其次，NFC與現有非接觸智能卡技術兼容，已經成為得到越來越多主要廠商支持的正式標准。
6、低能耗藍牙技術：藍牙低能耗（Bluetooth Low Energy，或稱Bluetooth LE、BLE，舊商標Bluetooth Smart）也稱低功耗藍牙，是藍牙技術聯盟設計和銷售的一種個人區域網技術，旨在用於醫療保健、畢仿運動健身、信標、安防、家庭娛樂等領域的新興應用。
相較經典藍牙，低功耗藍牙旨在保持同等通信范圍的同時顯著降低功耗和成本。
❹ ZigBee無線感測器網路拓撲結構有哪幾種
ZigBee技術具有強大的組網能力，可以形成星型、樹型和網狀網，可以根據實際項目需要來選擇合適的網路結構；星型和族樹型網路適合點多多點、距離相對較近的應用。
ZigBee節點是可以組建Mesh網路的，設置一個ZigBee節點為網路協調器，其他每個ZigBee節點都可以當做路由節點來使用，也可以設置為終端節點但是就失去了路由功能。由於ZIGBEE一般都是用2。4G頻段傳輸，其實際應用中傳輸距離及穿透性都很差，一般只能傳輸幾十米到上百米。
(4)目前組建無線感測器網路的是擴展閱讀：
相較於傳統式的網路和其他感測器相比，無線感測器網路有以下特點：
（1）組建方式自由。無線網路感測器的組建不受任何外界條件的限制，組建者無論在何時何地，都可以快速地組建起一個功能完善的無線網路感測器網路，組建成功之後的維護管理工作也完全在網路內部進行。
（2）網路拓撲結構的不確定性。從網路層次的方向來看，無線感測器的網路拓撲結構是變化不定的，例如構成網路拓撲結構的感測器節點可以隨時增加或者減少，網路拓撲結構圖可以隨時被分開或者合並。
❺ 感測器網路節點有那幾部分組成
一般就是那麼四大塊：感知，處理，通信，電源。無線感測器網路的書一般都有介紹。
❻ 什麼是異構網路，什麼是同構網路具體的概述
隨著感測器技術、 嵌入式技術、 分布式信息處理技術和無線通信技術的發展， 以大量的具有微處理能力的微型感測器節點組成的無線感測器網路(WSN)逐漸成為研究熱點問題。
與傳統無線通信網路Ad Hoc網路相比， WSN的自組織性、 動態性、 可靠性和以數據為中心等特點， 使其可以應用到人員無法到達的地方， 比如戰場、 沙漠等。 因此， 可以斷定未來無線感測器網路將有更為廣泛的前景。
無線感測器網路
無線感測器網路(Wireless Sensor Networks, WSN)是一種分布式感測網路，由大量的靜止或移動的感測器以自組織和多跳的方式構成的無線網路，以協作地感知、採集、處理和傳輸網路覆蓋地理區域內被感知對象的信息，並最終把這些信息發送給網路的所有者。感測器、感知對象和觀察者構成了無線感測器網路的三個要素。
無線感測器網路所具有的眾多類型的感測器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、雜訊、光強度、壓力、土壤成分、移動物體的大小、速度和方向等周邊環境中多種多樣的現象。潛在的應用領域可以歸納為: 軍事、航空、防爆、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等領域。
與傳統有線網路相比，無線感測器網路技術具有很明顯的優勢特點，主要的要求有： 低能耗、 低成本、 通用性、 網路拓撲、 安全、 實時性、 以數據為中心等。
無線感測器網路系統的典型結構
採用同構網路實現遠程監測的無線感測器網路系統典型結構， 由感測器節點、 匯聚節點、 伺服器端的PC和客戶端的PC四大硬體環節組成， 各組成環節功能如下。
圖1 遠程監測無線感測器網路系統結構框圖
感測器節點
部署在監測區域（A區）， 通過自組織方式構成無線網路。 感測器節點監測的數據沿著其它節點逐跳進行無線傳輸， 經過多跳後達到匯聚節點（B區）。
匯聚節點
是一個網路協調器， 負責無線網路的組建， 再將感測器節點無線傳輸進來的信息與數據通過SCI（ 串列通信介面）傳送至伺服器端PC。
伺服器端PC
是一個位於B區的管理節點， 也是獨立的Internet網關節點。 在LabVIEW軟體平台上面有兩個軟體： 一是對感測器無線網路進行監測管理的軟體平台VI， 即一個監測感測器無線網路的虛擬儀器VI； 二是Web Server軟體模塊和遠程面板技術(Remote Panel)， 可實現感測器無線網路與Internet的連接。
客戶端PC
客戶端PC上無需進行任何軟體設計， 在瀏覽器中就可調用伺服器PC中無線感測器網路監測虛擬儀器的前面板， 實現遠程異地（C區）對感測器無線網路（A區）的監測與管理。
無線感測器網路中的感測器節點
1． 感測器及其調理電路
應根據無線感測器網路所在的地區環境特點來選擇感測器， 以適應環境溫度變化范圍、 尺寸體積等特殊要求。 感測器所配接的調理電路將感測器輸出的變化量轉換成能與A/D轉換器相適配的0~2.5 V或0~5 V的電壓信號。 當處於無電網供電地區時， 感測器及其調理電路都應是低功耗的。
2． 數據採集及A/D轉換器與微處理器系統
感測器節點中的計算機系統是低功耗的單片微處理器系統， 可以適應遠離測試中心、 偏遠地區惡劣環境的工作條件。 如美國德克薩斯州儀器（TI）公司生產的MSP430－F149A超低功耗混合信號處理器(Mixed Signal Processor)， 它內部自帶采樣/保持器和12位A/D轉換器， 可對信號進行採集、 轉換以及對全節點系統進行指令控制和數據處理。
3． 射頻模塊
射頻模塊接收外部無線指令並將感測器檢測到的被測參量數據信息無線發送出去， 如TI公司的CC2420無線收發晶元。
❼ 如何開始設計無線感測器網路系統
1、如何選擇合適的無線感測器技術
無線感測器網路系統的基本架構包括三部分,第一部分是無線收發晶元,其職責是將數字信息轉換為高頻無線信號傳送出去和將接收到的高頻無線信號恢復成數字信息。無線感測器收發晶元而言,IEEE 802.15.4能為無線感測器應用提供最佳方案,這是因為IEEE 802.15.4規范可能是主要且可能唯一的實用標准。目前全球有多家公司提供這方面的收發晶元。像TI公司的CC2420,CC2520等晶元都特別適用於鈕扣電池和低電能應用的低功耗特性。實現一個典型的無線感測器網路節點和路由器,可以採用多晶元方案,如圖3所示,由一個無線收發晶元和一個微控制器(單片機)組成,微處理器可以採用低功耗的MSP430,無線晶元可以採用CC2520,CC2420等;
典型的無線感測器網路節點或者路由器隨著技術不斷發展,已經有越來越多的公司,將無線收發器晶元和微控制器和無線收發器做成了一個片上系統(SoC),例如TI公司採用8051內核的CC2430、CC2431等ZIGBEE無線單片機,隨著無線感測器網路對計算能力提高要求,最近Freescale公司也推出了ARM內核的32位ZIGBEE無線單片機. 使用這些SoC無線單片機設計無線感測器網路,將使無線感測器節點具有更小的體積,更低的功耗和更低的價格;TI公司在國內的技術合作夥伴深圳無線龍科技公司等,也同時提供這些晶元,開發工具的相關技術支持;無線感測器網路構架第二部分是運行於單片機或者無線單片機內部的嵌入式軟體,也稱軟體協議棧(network stack), 網路堆棧有兩個職責。
首先,它必須要處理節點間的無線鏈接通信質量的頻繁變化和環境因數對無線通訊造成的干擾,具有對網路自組織,自恢復的能力;網路堆棧的第二個職能是要具有很強的路由演算法能力,確保訊息可靠高效地通過各種網路拓撲(星狀,網狀等等)從源節點(如果現有,可以通過成百上千路由節點)發送到目標節點。確保通訊的實時性要求。
ZigBee聯盟是由眾多技術供應商和開發商組成的獨立標准組織。也是目前世界是最大的,基於IEEE 802.15.4平台的網路軟體協議棧標准提供聯盟;
該組織從ZIGBEE2004,ZIGBEE2006,ZIGBEE2007 ,不斷發展,目前提供的的兩個網路棧是:ZigBee和ZigBee PRO。從使用角度看,ZigBee堆棧很適合一般包含十到幾百個節點的小型網路。而ZigBee PRO是ZigBee的超集,它增加了一些功能,可對網路進行擴展並更好地應對來自其他技術的無線干擾,而且可以適應更大型的網路和具有更加可靠的路由通訊演算法和無線通訊可靠性;無線感測器網路構架第三部分應用軟體,這部分包括各種根據用戶現有開發的軟體代碼,這些代碼目前大部分是採用C語言來進行開發,可以之間以介面和API方式,調用軟體協議棧的功能;在多種無線感測器網路技術中,我們認為採用802.15.4國際標准和ZIGBEE技術,作為我們設計無線感測器系統的起步,有如下優點:
1)兼容一個全球化的可靠的國際標准;
2)可以通過TI, Freescale這樣的大型晶元供應商.獲得穩定的無線收發晶元和無線單片機來源,也可以獲得免費的ZIGBEE協議棧和相關源代碼,降低開放門檻;
3)能夠採用KEIL和IAR這樣的高性能軟體編譯調試環境,可以大大加快開放速度,縮短上市周期;
2、開始無線感測器網路系統設計准備些什麼?
首先,我們現需要進行一些知識准備,對無線感測器網路需要的技術和知識,進行准備,雖然可能我們已經熟悉單片機和相關軟體開發技術,但是無線收發器和無線SoC(無線單片機)還是有獨特的地方,而且IEEE802.15.4和ZIGBEE協議棧等,也是具有一定難度的知識領域;好在目前在無線感測器網路和無線單片機方面,已經有大量的技術書籍可供參考,圖四是一些無線感測器相關技術書籍,對入門無線感測器網路可能開卷有益;
其次,我們仍然需要一套容易使用的無線感測器網路(WSN)開發系統,這是因為:
1)我們需要一套完整的軟體編譯開發平台,包括IAR和KEIL的編譯調試環境,在線模擬器等必要的開發工具;
2)我們進入無線感測器系統設計的難度重心,是盡快掌握無線感測器網路協議棧軟體使用,同時盡快進入相關應用軟體開發,所以我們需要一套已經完成高頻測試的無線節點,網關,路由器和無線模塊來進行硬體評估和運行我們的嵌入式應用軟體和協議棧軟體;
3)我們需要相關溫度,壓力,加速度,光線,濕度等感測器介面到這個系統,方便我們系統設計;
4)我們在進入一個陌生的技術領域時,往往會有很多的困難,我們需要相應的技術支持和知識支持;
目前,很多國內企業,都已經推出了各種無線感測器網路開發工具,圖五是國內企業成都無線龍通訊科技公司的一種最新的,支持美國德州儀器TI CC2520無線收發器和TI ZIGBEE 2007/PRO協議棧的無線感測器網路(WSN)開發系統的新產品,包括在線模擬器,PC GUI網路監視控制軟體,相關源代碼無線感測器網路示範代碼包裝等,是快速進入無線感測器網路系統設計的可選擇國產工具之一;
3、設計無線感測器系統具體過程
當我們完成了上述的知識准備和相關開發工具准備後,我們就可以開始一個無線感測器設計過程了,下面,我們以一個家庭節能無線感測器網路系統為實例,看看一個無線感測器網路的實際過程;家庭節能系統框圖如圖六所示:
家庭中的電器,包括空調,洗衣機,冰箱等,構成一個典型的無線感測器網路,通過能源管理網關和安裝在戶外的無線轉發路由器,實時傳輸到能源公司電腦化管理網路和資料庫,實現對家庭能源的管理;設計任務包括設計嵌入到家電內部的無線感測器網路單元(無線節點),家庭無線顯示單元和家庭能源控制單元(無線節點或者無線路由器),能源管理網關(無線網關)等;