河北工程大学毕业设计论文
有79个信道，可以随时更换频道以防止干扰，传输速率为723.1kbps. 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。
1.3.3 Wi-Fi技术的比较
无线局域网技术WLAN（Wi-Fi）,其技术标准为802.11，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802.11b/a/g/n等。
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。Wi-Fi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Wi-Fi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Wi-Fi系统共处的可能性越来越大，但是由于两者都主要工作在2.4GHZ的ism频段，他们不可避免的会产生相互干扰，所以Zigbee和Wi-Fi之间的共存是一个待需解决的问题。
1.3.4 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
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了很大的限制。表1-1给出了本文介绍的集中无线通讯技术的基本参数和比较。
表1-1 几种无线通讯技术的参数及比较
规范
工作频段 868/915MHz 2.4GHz 850nm 2.4GHz 2.4GHz
传输速率（mbps） 0.02/0.04/0.25 1.5 1 11
功耗
传输方式
安全方式
支持组织
主要用途
Zigbee 红外 蓝牙 WIFI
1-3mW 1-10mW 1-100mw 60-70mW
点到多点 点到点 点到多点 点到点 点到多点
AES128 无 120位密钥 WEP加密
Zigbee联盟 IrDA BlueTooth SIG WIFI联盟
家庭网络 近距离遥控 个人网络 局域网
1.4 本文研究内容及结构安排
论文对基于Zigbee技术的WPAN智能灯光控制系统进行了研究，主要工作是系统的总体设计和软件开发。本论文的结构安排如下：
第一章：绪论。主要介绍了Zigbee技术产生的背景、现状发展前景、以及技术特点。并重点介绍了Zigbee技术与其他几种无线通信协议的性能比较，突出Zigbee特定领域应用上的技术优势。
第二章：本章主要进行Zigbee智能灯光控制系统的设计方案。构建了一个稳定可扩展的智能灯光控制网络系统。
第三章：本章对Jennic公司的JN51xx系列芯片做了简单介绍、重点介绍了GAINSJ开发板、JN5139模块、无线传感器网络及JN5139模块的板载温湿度传感器的组成与性能，并通过对目前市场上的Zigbee芯片的性能分析比较最终选用JN5139模块进行硬件模块设计。
第四章：系统软件的设计与实现，对本系统设计所用到的各类函数及其实现的功能做了详细介绍，重点对应用程序设计中的网络协调器、终端设备的工作流程进行了着重说明，并给出了主程序。
第五章：对本课题的研究工作进行了总结与展望。
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第2章 基于Zigbee技术的WPAN灯光控制系统设计
2.1 基于Zigbee的智能照明系统的实现
Zigbee联盟定义了一套灯光无线控制规范，从而保证今后各个生产厂商的相关产品都可以进行相互通信。它是一种在无线个人网络领域新兴的无线网络技术。电子与电气工程师协会IEEE与2000年底成立了802.15.4工作组，规定了Zigbee的物理层和媒体接入控制层。2001年八月成立了Zigbee联盟，负责Zigbee规范的制定和应用推广工作，2004年12月 推出Zigbee规范的正是版本Zigbee Specification V1.0。目前，Zigbee标准在Zigbee联盟的推动下正日趋增强和完善，其实际工程应用正日益普及。世界各大半导体巨头TI,FreeScale和Ember等各自推出了符合Zigbee标准的芯片及协议栈。其中，TI公司的CC2430加Z-Stack协议栈是业内公认的最佳解决方案。本文的无线智能照明系统就是在这个平台上实现的。
2.1.1 Zigbee无线照明的特点
基于ZigBee 本身相对其他短距离无线技术的组网灵活和省电的优势，ZigBee联盟定义了灯光控制方案具有以下主要特点：
标准：ZigBee灯光定义了灯光开关、调光器、感测设备的规范，保证各个厂商相同产品间的混用和呼唤，从而保证生产厂商和用户的利益和成本投入。
网络：ZigBee网络的最大特点就是布网和建网灵活。原则上，无论是灯光开关、调光器、遥控器还是感测器都可以作为网络的协调器和路由器。经过合理布局，保证建筑物内没有无线通讯的盲区。
自由：通过ZigBee 网络协调器，用户可以在任何时候方便的添加、删除照明设备，任意组合各类控制器和照明设备的对应关系，最大限度的展现无线照明的优势特点。
延伸:ZigBee 网络技术是短程无线控制网络的发展趋势。无论是智能楼宇还是今后的民用住宅，安防，家电控制，老人及儿童安全都会用到ZigBee无线控制网络。ZigBee灯光控制网络非常容易就延伸到整个大网络之中。
2.2 控制系统总体设计
整体组网采用树状簇型结构，即以每个房间为1个单元，房间内的每盏灯作为一个终端设备，每个房间设置1个路由器用以与协调器通信并向房间内每一个终端设备转发
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数据。整体结构布局及组网方式如图2-1所示。
图2-1 整体结构布局及组网方式
在功能设定方面，由于不同的房间所具有的职能不同，所以对每一个房间的终端设备所具有的功能进行分别设置。总体上，要求房间内所有的终端设备可以对LED进行开关控制及亮度调节。
为了方便和快速进行调节，在遥控面板上还加入了情景和亮度设定，其中亮度设定为昏暗程度、明亮程度和超明亮程度。情景模式可以设置多种颜色模式。还可以具有以下功能：
(1)智能调光：开灯时，灯光亮度由暗逐渐变亮；关灯时灯光亮度逐渐由明变暗。有利于保护视力及延长灯泡寿命。
(2)延时功能：当按下延时按键后，所有灯光将在一定时间后全部关闭。
(3)全开全关：实现一键控制全部灯光的开关功能。
针对ZigBee联盟制定的标准灯光控制规范，ZigBee灯光定义了遥控器，灯光控制器，灯光开关，调光器，感测设备的规范，以保证各个厂商产品兼容互通和呼唤。原则上说，无论是灯光开关，调光器，遥控器，感测器都能够成为网络的协调器和路由器。系统设计以灯光控制器作为网络协调器Coordinatior,灯光开关作为Router，调光器以及亮度感测器作为End devices。 1.无线灯光控制器
(1)代替原来的多个普通机械开关，可以实现多路灯光的集中和独立控制。 (2)接收遥控器的控制指令。
(3)兼具无线网络的协调和路由功能。 2.无线灯光亮度调节器
(1)用无线方式调节灯光的亮度（本地）。
(2)接收遥控器的控制指令，实现灯光亮度的无线调节功能。 (3)根据亮度感测器的感测信号，根据环境亮度调节灯光的明暗。 (4)兼具网络的路由功能。
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