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本文研究内容及创新点 本文以Zigbee技术的室内环境监控系统为研究背景,利用ZigBee技术作为数据传输平台,将温湿度传感器，光照传感器，雨滴传感器，烟雾传感器，人体感应传感器等节点采集到的数据信息通过 ZigBee 网络汇聚到网络中的控制中心节点,该控制中心节点再通过串口发送数据到PC端上位机（管理中心）。管理中心可根据接收到的数据进行处理，为用户提供一个安全、舒适、温馨的室内环境。根据以上介绍,本文主要的研究内容如下: （1）zigbee协议介绍。详细介绍了ZigBee 协议中各层的功能及参考模型推荐。 （2）zigbee技术应用。本文实现了温湿度传感器，光照传感器，雨滴传感器，烟雾传感器，人体感应传感器等传感器的集成应用。例如通过温湿度传感器，可以采集温湿度控制空调自动调节温湿度，通过光照传感器，可以采集光照信息，控制窗帘的开闭及灯光的PWM调节等等。通过这些传感器的协同感知打造一个更加人性化的室内环境。 （3）给出了基于Zigbee技术的室内环境监控系统设计的理论依据。 （4）根据室内环境监控系统给出了系统的硬件设计。 本文工作的创新点 本文设计了基于 ZigBee 技术的室内环境监控系统,可实现对室内环境的信息的灵活监测与控制。本文工作的创新点总结如下: （1）进一步减少了能量的消耗。终端节点在不工作时休眠减少了能量的浪费。 （2）系统有了更强的鲁棒性。各节点相对独立，当增加或减少监控对象或者监控点时,系统具有良好的健壮性,实现环境的智能化处理。 （3）的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。 节点类型 Coordinator(协调器) 协调器负责启动整个网络。它也是网络的第一个设备。协调器选择一个通道和一个网络 ID(也称之为 PAN ID，即 Personal Area NetworkID)，随后启动整个网络。协调器也可以用来协助建立网络中安全层和应用层的绑定(bindings)。协调器的角色主要涉及网络的启动和配置。一旦这些都完成后，协调器的工作就像一个路由器。 Router（路由器） 路由器的功能主要是允许其他设备加入网络，多跳路由和协助它自己的由电池供电的子终端设备的通讯。通常，路由器希望是一直处于活动状态，因此它必须使用主电源供电。但是当使用树型结构网络模式时，允许路由间隔一定的周期操作一次，这样就可以使用电池给其供电。 End-Device(终端设备) 终端设备没有特定的维持网络结构的责任，它可以睡眠或者唤醒，因此它可以是一个电池供电设备。通常，终端设备对存储空间(特别是 RAM)的需要比较小。 一般一个ZigBee 网络由一个协调器以及多个路由器和多个终端设备组成。 黑色节点为 Coordinator 红色节点为 Router 白色节点为 End-Device Zigbee网络示意图 拓扑结构选择 星型 星状网络由一个 PAN 协调器和多个终端设备组成，只存在 PAN 协调器与终端的通讯，终端设备间的通讯都需通过 PAN 协调器的转发。 网状 网状网络是树状网络基础上实现的，与树状网络不同的是，它允许网络中所有具有路由功能的节点直接互连，由路由器中的路由表实现消息的网状路由。该拓扑的优点是减少了消息延时，增强了可靠性，缺点是需要更多的存储空间开销。 树状 树状网络由一个协调器和一个或多个星状结构连接而成，设备除了能与自己的父节点或子节点进行点对点直接通讯外，其他只能通过树状路由完成消息传输。 拓扑结构 Zigbee协议栈 ZigBee协议的体系结构如下图所示： ZigBee 协议栈建立在 IEEE802.15.4 的 PHY 层和 MAC子层规范之上。它实现了网络层(networklayer，NWK)和应用层(applicationlayer，APL)。在应用层内提供了应用支持子层(application support sub—layer，APS)和 ZigBee设备对象(ZigBee Device Object，ZDO)。应用框架中则加入了用户自定义的应用对象ZigBee的体系结构由称为层的各模块组成。每一层为其上层提供特定的服务：即由数据服务实体提供数据传输服务；管理实体提供所有的其他管理服务。每个服务实体通过相应的服务接入点(SAP)为其上层提供一个接口，每个服务接入点通过服务原语来完成所对应的功能。下面介绍一下各分层及其参考模型: 物理层（PHY） 物理层定义了物理无线信道和MAC子层