尤其在实验室中，监控系统的主要实现方式依然主要依靠于线缆通信。这种 方式的缺点是初期建设、布置成本较高。且由于布线复杂，使得这种设计的后期 维护较为困难，并且也不易于满足监控所需的所有功能。在本设计中，计划采用 一种基于 ZigBee 通信技术的无线节点，选用以 CC2530 芯片为核心的硬件平台， 实现数据的采集与收发。并通过无线通信实时对实验室内的各项指标进行探测。 基于 ZigBee 的无线节点稳定可靠，且易于维护。

无线传感器网络的应用是近几年机械电子、测绘工程等领域研究中的新方 向。而 ZigBee 通信技术的传感器网络是最具有实践性与理论性的一种无线技术， 也是未来几年智能家居、医疗、工业领域中的一项优势技术。

基于 ZigBee 通信技术的低速无线网络的特点有如下几个方面：

（1）低功耗。ZigBee 技术实现低功耗的主要方式是采用间接数据传输，即 数据传输由终端节点发起而非协调器轮询。从而使得在没有数据传输时的节点都 能处于休眠状态，大大降低了不必要的电力消耗。

（2）通信质量高。ZigBee 技术采用带时隙的载波检测多址访问与冲突避免 的信息传输方式，并与确认答复等多种措施结合，可以实现系统无线传输时信号 的高质量与低丢包率。

（3）网络结构灵活。由于一个 ZigBee 网络包括了路由器等多种网络设备， 于是信息收发时既可以采用单跳也可以采用多跳。且每个网络节点都用 16 位地

址作为自己在网络中的标志，使得每个网络中的节点可以多达 16000 个以上，大

大提升了 ZigBee 网络的布网能力。

ZigBee 通信技术所运用到的硬件体积紧凑，易于自主设计电路板，且核心 芯片随着量产化成本较低，并有着足够长的运行寿命。这些特点使得该技术能够 实现一个终端设备节点网状得对多个子设备或子系统进行以及控制与通信。因此 ZigBee 技术在本设计的应用不仅符合现在技术的发展趋势，也符合本设计的目 标要求。

1.5 设计的内容及结构安排

本设计以实现实验室智能监控为目的，将 ZigBee 技术作为无线数据收发的 载体，使用 LabVIEW 作为本系统的上位机编程语言。得益于 ZigBee 技术的低成 本低功耗，本设计实现了一种安全稳定且切实有效的实验室智能监控系统。在设 计中，传感器网络布局合理，能够完善得实现对实验室内各项信息的准确采集、 分析与记录。

系统的设计内容包括了：软硬件的选型、设备节点程序的编写、系统上位机 程序的编写以及硬件节点的调试等。并对在实现过程中，主要用到的软件、硬件 技术进行了必要的介绍与概述。本篇论文的主要结构为：

第一章：绪论。介绍了本设计的研究背景，阐述国内外研究现状，突出研究 的意义。并概述本设计的研究内容。

第二章：相关技术理论及硬件信息。主要介绍了 ZigBee 通信协议的原理与 内容,上位机语言的选择以及主要节点传感器、开发板核心芯片等硬件的介绍。 第三章：系统构架与总体设计。在前两章引导的基础上，首先分析的应用需来!自~751论-文|网www.751com.cn

求，之后介绍了智能监控系统分别在软件、硬件上的中体设计。 第四章：系统测试。以实际实验室为背景，对硬件进行测试。实践上位机对

无线节点的数据采集与电路控制。 第五章：结论。对整个设计和论文进行总结，分析本设计的不完善之处，思

考改进方式方法，对智能监控系统的未来提出展望。

2 相关技术理论及硬件信息