基于ZigBee技术和以太网的远程监护系统设计

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无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,在环境监测、工业、家庭自动化等领域发挥着关键作用。若能将无线传感器网络和因特网(Internet)结合起来,具有很大价值。结合健康监护的应用课题,本文提出一种将ZigBee无线传感器网络和Internet连接的方案,研究和设计了一种基于ZigBee技术和以太网的远程监护系统。 该系统由以下几个部分组成:前端的ZigBee传感器节点、ZigBee路由节点、网关节点和PC主机。其中,网关节点是整个系统的“枢纽”部分,实现ZigBee无线网络与Internet的互联;ZigBee传感器节点采集的被监护者的生理参数通过这两种网络发送给远端的PC主机,医护人员在PC主机上实时地观测被监护者的生理信息,从而快速作出反应。 系统的设计包括硬件和软件两个方面。在硬件方面,网关节点以CC2430芯片和AT89C55单片机为双MCU,并辅以基本的外围电路如以太网接入电路、单片机串口通信电路等共同搭建了网关的硬件平台。CC2430芯片是TI公司生产的ZigBee SOC一站式产品,可单独组建ZigBee无线网络节点。因此,本系统还利用CC2430芯片组建了前端的传感器节点和路由节点。 在软件设计方面,在TI提供的ZigBee协议栈的基础上进行应用程序的开发,组建了ZigBee串状网络;对嵌入式TCP/IP协议进行裁剪和设计,实现网络通信所需的ARP、IP、ICMP以及TCP协议;对ZigBee协议和TCP/IP协议进行融合,移植到网关的双MCU中。最后基于Borland C++ Builder开发平台编写了上位机的用户界面程序,实现生理数据图形的实时显示。 设计完成后,通过与现有的脉搏传感器和心电采集模块相配合,我们对整个系统进行了测试和分析。实验结果表明,该系统可同时对多个用户的多项生理参数进行远程监护,基本达到了预期设计目标,具有一定的实用价值。
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