本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的多參數(shù)溫室監(jiān)測系統(tǒng)研制

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【摘要】：溫室大棚在設(shè)施農(nóng)業(yè)中占著舉足輕重的位置。如何通過對溫室大棚的環(huán)境參數(shù)實時的監(jiān)測,成為了它的更智能、更高效的重點部分�，F(xiàn)如今,伴隨自動化、無線通信、傳感器等高精尖技術(shù)的飛速提升,傳統(tǒng)的溫室無法滿足農(nóng)業(yè)高質(zhì)量高產(chǎn)量的需求。有線的數(shù)據(jù)通信方法是以往智能溫室的主流,隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,應用到溫室中進行信息采集和監(jiān)控就備受研究者的關(guān)注。這能夠使得農(nóng)作物不需要受天氣、地域的約束,一年四季都處在最優(yōu)良的環(huán)境下生長。所以,智能溫室將成為以后農(nóng)業(yè)發(fā)展的主流方向,最具有潛力的產(chǎn)業(yè)之一。本文首先對藍牙、WiFi、UWB、NFC以及ZigBee五種常用的無線通信進行了比對,確立ZigBee為無線通信方式,因為它有著結(jié)構(gòu)簡單、造價低,能耗小,自組織,容納節(jié)點多等優(yōu)點,這些都非常適合該系統(tǒng)。然后對ZigBee的協(xié)議棧、網(wǎng)絡(luò)拓撲、OSAL系統(tǒng)進行了深入分析,然后根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求設(shè)計了系統(tǒng)總體的方案。文章的硬件設(shè)計按照順序從采集、傳送和顯示的順序,首先對溫度傳感器、濕度傳感器以及光照傳感器進行設(shè)計,芯片分別選取了DS18B20、SHT11、BH1750FVI。通信的芯片選取CC2530為核心芯片,加以CC2591進行射頻功率的放大,使數(shù)據(jù)傳輸?shù)母h,范圍更廣。然后對功能模塊進行了設(shè)計,包括RS232串口模塊、3.3V和5V兩種電源模塊和JTAG模塊設(shè)計。文章的軟件設(shè)計首先分析了ZigBee協(xié)議棧和OSAL系統(tǒng),在二者的基礎(chǔ)上進行無線通信的軟件設(shè)計。分別對協(xié)調(diào)器節(jié)點和終端節(jié)點進行了軟件設(shè)計,由于ZigBee終端節(jié)點采用電池供電,所以進行了節(jié)能的路由算法。上位機部分則采用QML腳本以及Windows API的調(diào)用來進行設(shè)計。通過系統(tǒng)實驗平臺的搭建,進行了驗證所設(shè)計的系統(tǒng)滿足了溫室的監(jiān)測要求,使得數(shù)據(jù)在上位機實時顯示。
【關(guān)鍵詞】：溫室監(jiān)測 ZigBee 傳感器
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP274;S625.3;TN92
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-14
• 1.2.1 國外環(huán)境監(jiān)測的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)環(huán)境監(jiān)測的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 未來發(fā)展趨勢14
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 ZigBee無線通信技術(shù)分析與總體設(shè)計15-25
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分析15-16
• 2.2 常見無線通信技術(shù)對比16-17
• 2.3 ZigBee無線通信技術(shù)分析17-22
• 2.3.1 ZigBee協(xié)議棧規(guī)范17-19
• 2.3.2 ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓撲19-22
• 2.4 監(jiān)測系統(tǒng)整體設(shè)計要求22-23
• 2.5 監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計23-24
• 2.6 采集子系統(tǒng)與PC上位機軟件要求24
• 2.6.1 采集數(shù)據(jù)子系統(tǒng)要求24
• 2.6.2 上位機PC軟件要求24
• 2.7 本章小結(jié)24-25
• 第3章 監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計25-37
• 3.1 傳感器模塊設(shè)計25-30
• 3.1.1 溫度傳感器模塊設(shè)計25-26
• 3.1.2 濕度傳感器模塊設(shè)計26-28
• 3.1.3 光照傳感器模塊設(shè)計28-30
• 3.2 ZigBee芯片選型30
• 3.3 ZigBee射頻芯片30-33
• 3.3.1 CC2530微處理器外圍電路設(shè)計30-32
• 3.3.2 CC2591射頻芯片32-33
• 3.4 功能模塊設(shè)計33-36
• 3.4.1 串口模塊設(shè)計33-34
• 3.4.2 電源模塊設(shè)計34-35
• 3.4.3 JTAG模塊設(shè)計35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 監(jiān)測系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計37-49
• 4.1 節(jié)點軟件開發(fā)平臺37-38
• 4.2 ZigBee協(xié)議棧分析38-40
• 4.2.1 ZigBee協(xié)議軟件結(jié)構(gòu)38
• 4.2.2 ZigBee協(xié)議棧輪巡系統(tǒng)38-40
• 4.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的組建40-46
• 4.3.1 協(xié)調(diào)器節(jié)點軟件設(shè)計41-42
• 4.3.2 終端節(jié)點軟件設(shè)計42-44
• 4.3.3 節(jié)能路由算法44-46
• 4.4 傳感器測量程序設(shè)計46-48
• 4.4.1 DS18B20測溫軟件設(shè)計46-47
• 4.4.2 SHT11測濕度程序設(shè)計47-48
• 4.4.3 BH1750FVI測光強程序設(shè)計48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第5章 系統(tǒng)仿真運行49-55
• 5.1 實驗平臺搭建49-51
• 5.2 實驗結(jié)果分析51-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻56-59
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文59-60
• 致謝60

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