基于ZigBee的无线传输红外线计数系统研究

liuguanJun

0 P" U: w& r3 n# q摘要:红外线计数系统在产品计数方面具有重要作用。利用ZigBee实现低成本远程数据
传输是一种新兴技术。本文提出采用ZigBee的多跳来实现远程传输红外计数器的功能，极
大地降低了系统的成本，尤其适合于地理位置偏僻、GPRS通信无法到达的地区。
0 C$ C5 X' }. h* o7 R关键词:红外计数; ZigBee;无线传感器;节点
在工矿企业的生产过程中,需要对产品进行
" z$ V9 n8 M) l4 Z9 f+ \0 H+ d计数。但在一-些特殊环境中,如高压、辐射、有
2 I; ?2 t+ `, R" f) O- b- z毒气体、粉尘甚至更恶劣的工作环境等,如何对
产品进行计数成为研究的课题。近几年来，无线
$ [! c. K/ P9 Z& o9 c通信技术得到了迅速发展。对于产品计数系统，
可考虑使用成本低、易实现的红外技术来实现,
7 z4 {# O) w2 g- P1 ]4 D且目前相关的红外线计数研究已取得一定的成
2 P0 A, V5 a5 k6 ]6 V# A% W果1.2]。实现数据远程传输的方法主要有:增大
发射功率，以实现远程传输，这种传统方法耗能
) V* ~& D. L, Q: D" m+ b* B1 F大、干扰强;基于GPRS的远程数据传输方
# z* o+ Z, X( ~4 S9 ?% t法[34),该方法为目前常见方式,但不能应用于
GPRS信号覆盖不到的偏僻地区;基于传感器网
络的远程传输数据方案,传感器网络是当前研究
的热点，具有一些上述两种方式所无法比拟的优
% R( u. S( ~- |8 ]0 |( N点。
5 i) Z5 [0 w. B  K: A0 M1 ZigBee 技术简介
' I4 O7 O9 Y, IZigBee是近几年来新兴的一项技术，它以低
% l8 [! h! _1 Q3 M成本、低功耗、低延迟、低复杂度和高可靠性等
2 V- l% w* x9 Y! g8 h. W0 ^; V特点而备受关注。ZigBee 标准包括物理层、介质
& o+ V" D( Q9 J$ O/ y  R$ G3 F访问层、网络层和应用层。具有如下特点:
; e% r4 j. P' D% O2 f4 i2 t1.功耗小。在待机模式下,2节5号干电池可
支持1个节点工作6-24个月，在休眠模式下,电
池寿命可长达数年,其发射功率约为1mW。
; w9 `  {. u" w- P/ c2.成本低。协议被简化,控制要求和成本被
! f0 U* _* R) o# y  @降低，且ZigBee免协议专利费,因为它工作在免
执照的频段，即2. 4CHz、868MHz (欧洲)及
915MHz (美国),极大地降低了成本。
) f% @- J6 o" u3 P, h! z6 m3 R
, N; y; d5 }0 Y7 @( N: v3 g3.速率低。传输速率为20 ~ 250kb/s。
# W& F+ r/ u0 r& @5 y9 O" K4.容量大。可采用星型、簇状或网状拓扑结
构。在簇状和网状结构中,一个主节点最多可管
理254个子节点，若采用级连，节点数可达到
2 x" g0 a" r( u7 p" ^65000个。
6 y/ B1 T' i% a5.延时短。ZigBee的响应速度快,从睡眠中
+ }( D& F9 t' _+ L  ]! W: b激活只需要15ms,激活后进人网络也只需15ms。
" W7 Z* ?( ^# h7 k. l9 D6.安全性高。提供了三级安全模式和高级
* a# }9 l3 \; n: g2 g加密标准( AES128)。
7.通信距离近。相邻节点间的传输距离一
/ `; @; {, `% M般为10~ 100m之间,若增加RF的发射功率,可
达到1~3 km。当采用“多级跳”接力方式时，可
& U% F; |& O# C  e5 F实现远程数据传输，这一点正是ZigBee被应用到
本系统中的关键所在。
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ZigBee是近几年来新兴的一项技术