基于zigbee的室外气象环境监测系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

1、课题研究的背景

随着近年来环境污染越来越严重，我国对环境保护越来越重视，对于室外环境监测的研究提出了更高的要求。在环境恶劣、污染严重的监测区域，采用无线技术对气象环境监测，可以使工作人员坐在办公室对监控区域的信息进行采集、分析，解决了维护监控设备困难的难题。过去若干年以来，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。

随着各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。其中，低速率、低功耗、低成本的zigbee技术作为无线传感器网络的主要支撑技术获得广泛的关注。它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。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。因此，基于zigbee技术的室外环境监测的低成本、低功耗、网络容量大、实时性强、安全性高等诸多优势使其在激烈的竞争中脱颖而出。

2. 研究内容和预期目标

1、课题研究的内容：

本课题主要是通过传感器和zigbee模块搭建一个基于zigbee无线传感网络的室外环境检测系统。首先，是通过各种传感器对室外的空气、湿度、压强等进行检测；然后，将检测到的指标参数传送给zigbee模块；最后，zigbee通过无线传感网络将接收的数据传送到主控端进行空气质量指标的显示和监控。如果检测到某些空气污染物超标的话，就会发出报警来提醒用户采取相应的措施。本课题用到很多技术，所以要对主要芯片和所用语言进行学习和总结，除此之外，还要对无线传感网络核心部分zigbee和传感器进行研究。

2、课题研究的预期目标：

1）掌握室外气象环境监控系统的主要任务和性能要求；

3. 研究的方法与步骤

首先，学习无线传感器网络的体系结构，特别对传感器网络的核心关键技术进行学习。与现有的无线局域网通信协议进行比较，针对传感器网络这个特殊的背景选取具有多种优势的ZigBee通信协议，对ZigBee协议通信模型细节进行研究。

其次，完成基于ZigBee的室外环境检测的硬件设计。其中包括基于超低功耗MCU最小系统的核心控制模块、无线射频收发模块、以及一种能够通过USB-COM端口对传感器节点进行接口供电、编程和通信的多功能模块等等。

再次，完成基于ZigBee的室外环境检测的软件设计。在软件方面，设计数据采集与处理子程序、EEPROM读写子程序、射频模块功能API函数程序、以及符合IEEE 802.15.4协议的无线收发子程序。在通信协议方面，设计符合IEEE 802.15.4/ZigBee协议标准的物理层、MAC层、网络层的帧结构和数据传输模型以及物理层、数据链路层(MAC)、网络层的核心算法，并编写相关的通信协议API函数集。为应用层的软件设计打下基础。

最后，通过搭建一个由主控芯片、Zigbee模块、传感器、显示部分和控制部分组成的室外环境检测仪。经过写入程序、调试，最后实现室外环境的基本指标的显示和污染物的检测，若污染物超标则进行报警。

4. 参考文献

1.郭渊博，杨奎武，赵俭等. zigbee技术与运用[m]. 北京：国防工业出版社.2010

2.李文仲，段朝玉. zigbee2007/pro协议栈实验与实践[m]. 北京：北京航空航天大学出版社. 2009

3.李智奇，白小平，陈晓龙，樊晓红.msp430系列超低功耗单片机原理与系统设计[m].西安：西安电子科技大学出版社.2008

5. 计划与进度安排

1）2022.03.07～2022.03.20：收集资料，知识准备及做开题报告。

2）2022.03.21～2022.04.03：系统方案设计及可行性研究。

3）2022.04.04～2022.04.17：系统软件设计及编程。

4）2022.04.18～2022.05.08：系统硬件设计及绘图。