基于ZigBee技术的CO2监测节点设计与实现.pdf

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1、第3期总第213期农业科技与装备No．3TotalNO．2132012年3月AgriculturalScience&TechnologyandEquipmentMar．2012基于ZigBee技术的CO2监测节点设计与实现侯存峰，谢菊芳，胡东(西南大学工程技术学院，重庆400716)摘要：对地域上分散的农业对象实现无线数据传输逐渐成为农业监控系统的研究热点。探讨Z—Stack协议栈下基于2．4GHz频带传输c0：浓度的农业环境节点设计，包括ZigBee协调器节点网络组建ZigBee路由节点和终端入网ZigBee数据传输c0传感器输出标定以及曲线拟合等，该节点的传感

2、器响应快速，适于安装到有线网络延伸不到的区域。关键词：Z—Stack；ZigBee；：~：线网络；CO2；节点中图分类号：TP212．6文献标识码：A文章编号：1674—1161(2012)03—0047—05目前，农业环境智能测控系统正朝着网络化、智的各种电子设备之间进行周期性和间歇性的数据传能化、自动化和无线化方向发展。有线通信技术需要输。ZigBee是基于IEEE802．15．4标准的低功耗个域大量的传输线路，耗资巨大而且线路容易老化；同时，网协议，其无线数传网络是一个可容纳65000个无农业环境地形复杂，布线难度大，线路复杂，不便于维线数传模块的大型网络。

3、在整个网络范围内，ZigBee护。因此，越来越多的农业研究人员开始把无线通信网络数传模块之间可以相互通信。网络节点间的距离技术应用到农业生产之中。可以从标准的75In扩展到上百米。甚至几千米。无线传感器网络(WirelessSensorNetwork．WSN)2002年8月，英国Inversys公司、日本三菱电气公司、是近几年迅速发展起来的一种现代信息技术。与传统美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成网络相比，WSN是一种以数据为中心的自组织无线ZigBee联盟，主要负责ZigBee高层应用、测试和市场网络，集成了监测、控制以及无线通信，具有可快速临推广等方

4、面的工作，而ZigBee标准化的工作由IEEE时组网、网络拓扑结构动态变化、抗毁性强、无需架设802．15．4工作组负责。网络基础设施、无通信费用等优点。ZigBee是一种无2系统方案设计线传感器网络技术，具有近距离、低功耗、低成本、高ZigBee支持星型、树型和网状型拓扑结构。在星可靠性的特点。型结构中，节点之间不会彼此通信，所有信息必须通本研究设计了一种基于ZigBee技术的无线检测过ZigBee协调器进行转发：树型结构包括协调器、路节点，用于监测各种复杂农业环境中的CO：浓度，并由器、终端3种设备，路由器节点完成数据的路由功通过ZigBee网络的自组织功能，

5、实现节点快速人网、能，终端采集到的信息一般经过路由转发后才能到达CO浓度采集和数据上传。重点对CO：传感器进行校协调器，协调器不仅是数据的终点。同时也是整个网正和曲线拟合，以获得更高的精度和较好的鲁棒性。络的维护者；同星型网和树型网不同．网状网中的节用户可以通过PC串口访问ZigBee网络上的数据，以点之间互相连通并可以进行数据转发．每个节点都有便对数据进行保存和后续处理。数据转发功能。本研究采用树型网络，实现一点对多1ZigBee技术简介点的数据传输，系统结构如图1所示。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术．类似于CD

6、MA和GSM网络，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高收稿日期：2011-12—26基金项目：西南大学基本科研业务费专项资金项目(XD—JK2011C067)作者简介：侯存峰(1985～)，男，硕士，从事机电控制技术方面的研究。通信作者：谢菊芳(1975～)，女，博士，副教授，硕士生导师，从图1系统结构示意图事机电控制技术方面的研究Figure1Diagramofsystemstructure农业科技与装备2012年3月整个系统分为3个层次：首先是处于最中心的在PC机端进行显示。PC和协调器层；其次是路由层：最后是终端层。系统3系统硬件设计采用RS232把协调器和

7、PC机连接起来．协调器同时整体架构采用服务器一客户端模式，数据采集端以无线形式和路由器相连。终端层的每一个传感器节主控制器采用TICC2530芯片。该芯片是德州仪器公点都连接CO传感器，用来监测大棚、农田、温室等农司推出的一款真正意义上的SoC芯片。目前广泛应业环境的CO：浓度。系统的整体工作过程如下：由协用于2．4一GHzIEEE802．15．4、ZigBee和RF4CE领域，调器节点成功创建ZigBee网络后，等待路由器和传其特点是能够以非常低的材料成本建立强大的网络节感器节点加入；路由器或传感器节点上电后，自动查点。CC2530具有优异的RF收发l生能，内部

8、包含增强型