物联网工程报告

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1、基于ZigBee的温湿度采集、灯光及风扇控制系统1、课题的背景、目的、意义目前的环境状况逐渐恶化，已引起人们广泛的关注。加强对环境的研究，防止进一步的恶化，具有重大的意义，但是通过传统方式采集原始数据是一件困难的工作，而微型传感器为随机的野外数据调查提供了便利,比如跟踪候鸟和昆虫的迁移，研究环境变化对农作物的影响，监测海洋、大气和土壤的成分等以及精细农业中，以监测农作物中的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等。温湿度的测量控制在农业生产，工业制造，仓库管理，科学研究等方面都有广泛的应用。然而，温度和湿度却是最不易保障的指标。由于温湿度控制不当，可能会导致无法估计的损失。传统的测

2、量方法是冇线测控法,实施起來不仅难度大，成本比较高，系统灵活性较差，而且维护起來也比较困难。针对这一情况，研制可靠且实用的温度和湿度检测与控制系统就显得非常重要。随着牛产技术的发展，温度数据检测技术广泛应用于工业远程控制系统，并逐步显示岀远程和网络的特性。传统的温度采集系统，主要方式是有线连接节点，此方法的特点是布局复杂和可扩展性差。事实上，在某些领域冇线连接方式甚至不能应用。因此，最理想的方法是采用无线连接收集和传送数据。作为新兴的短距离，低功耗低成木的无线通信技术,zigbee已广泛应用于工业控制，消费性电子，家电自动化，医疗监控等领域。2、课题的研究现状随着科技的飞

3、速发展和普及，高性能设备也越来越多，各行各业对温湿度的要求也越來越高。传统的温湿度监测模式是以人为基础，依靠人工轮流值班，人工巡冋查看等方式来测量和记录环境状况信息。在这种模式下，不仅效率低下，还浪费大量人才资源及财力资源，而且缺乏科学性,许多重大事故都是因为人为因素造成的，人工维护缺乏完整的管理系统。而无线监控系统就可以解决这样人才资源浪费，管理不及时的问题，这是由丁它的智能化设计所决定的。它的工作步骤如下：感应环境温湿度；单片机判断感应到的温湿度是否异常；若感应到的温湿度异常，实行措施进行调节；判断异常是否超过预设时间，若超过预设时间，则输出异常信号报警；判断异常是否

4、处理完毕，若处理完毕，解除报警。这样就可以利用控制器对机房温湿度进行监控，从而实现环境温湿度管理的实时性和有效性。故本次设计对于类似项目述具冇普遍意义3、研究的内容木系统要实现的功能是ZigBee终端传感节点设备读取DHT11传感器温湿度信息，通过单播方式发送到协调器，协调器通过串口打印出来，最终在Qt上位机界而上能够显示当前传感器节点附近的温湿度值，同时能够通过上位机控制终端节点上的执行机构，从而调整温湿度值，同时实现双向通信。4、研究方法分组搭配，小组成员完成各自部分，集中讨论，集思广益，将各个部分集屮汇聚。实际上机测试，完成代码和硕件的调试。5、研究过程①DHT11

5、硬件设计(1)DHT11产品概述DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具冇极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室屮进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存屮，传感器内部在检测信号的处理过程屮耍调用这些校准系数。单线制串行接I」，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20

6、米以上，使其成为各类应用英至最为苛刻的应用场合的最佳选则。产品为4针单排引脚封装。连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。（2）引脚说明Pin名称注释1VDD供电3-5.5VDC2DATA串厅数据.帆总线3NC空腾.请恳空4GND接地.电源负极（3）数据时序•cmUM•MAHHAMN・・-cut・Mn・《l①协调器程序功能实现（1）协调器无线温湿度采集功能实现（2）协调器接收PC机控制命令功能实现②终端节点程序功能实现1.终端温湿度数据发送功能的实现（1）移植裸机驱动（2）修改裸机驱动（3）协议栈终端函数开发2.终端控制执行机构功能实现终端接收协调器发送过来的控制命令

7、，并判断命令含义，从而控制外部设备的开关，同样这里在数据接收函数SampleApp_MessagesMSGCB（）中进行修改。③卜•载调试通信程序④PC端Qt图形交互ZigBee采集控制系统设计（1）温湿度采集模块（2）灯光和风扇控制模块⑤ZigBee采集控制系统串口编程①ZigBee采集控制系统窗体界面设计main.cpp-ZigBeeControlApp・QtCreator文件(F)«®(E)构建(B)週试(D)工具(T)窗0；(W)超助(H)帧目"・chv*[])▼行号：13；'列号：2tX(SUZigBeeContro