基于ZigBee的温室环境温湿度采集系统的设计-论文.pdf

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1、内蒙古工业大学学报JOURNALOFINNERMONGOLIA．第34卷第2期UNIVERSITYOFTECHNOLOGYVo1．34No．22O15文章编号：10Ol一5167(2015)02—0008—07基于ZigBee的温室环境温湿度采集系统的设计刘志强，董秀曼，杨光(1．内蒙古工业大学信息工程学院呼和浩特010080；2．利物浦大学(英)科学与工程学院，利物浦市)摘要：本文针对温室环境，提出了一种基于CC2530和Z—Stack协议栈的一个温湿度采集系统。首先，系统采用sHT1O数字式温湿度传感器，以CC2530芯片作为主控核心节点，给出了硬件各个组成部分相关外围电路的

2、设计；其次，以TI公司最新的z—Stack协议栈为基础，进行了协调器节点数据收发和传感器节点温湿度采集程序设计；最后，对室内的温湿度采集进行了实验测试，通过搭建实验平台，实现了正确的温湿度的采集。关键词：ZigBee技术；CC2530；数据采集；sTH10中图分类号：TPS02．1文献标识码：A0引言欧美一些发达国家已经对无线传感器网络在精细农业中的应用进行了大量研究_】]，早在1996年，美国有29的农场服务商提供使用GPS的网络取样，到2002年已经增长到50，美国普渡大学2007年的一项调查表明，76的被调查者曾使用过某种精细农业技术。自上世纪7o年代末，作为世界上人口众多

3、的农业大国，中国先后从以色列、美国、日本等其他国家引进了许多先进的现代温室生产技术。在此基础之上，中国开发了许多类似的温室环境自动检测系统。比如，汪懋华等设计了基于WSN的农田土壤温湿度检测系统，为精细农业的空间差异性和灌溉决策研究提供了有效工具[3]。自动调控温室内的温度、湿度、光照、CO。浓度等环境因子，实现温室等设施农业的无线传感器网络信息采集系统有助于农业生产机械化和智能化，对于提高农民的生产效率和收入具有重要的意义[4]。将ZigBee技术引入到温室栽培中，建立温室环境信息采集系统，可以极大的节省劳动力，提高工作效率，增加农民收入。另外，ZigBee温室环境信息采集系统

4、成本低，无需布线，安装方便，是信息技术在农业应用中的极佳选择。因此，本文所设计的基于ZigBee的温室环境温湿度采集系统具有一定的研究价值。1ZigBee概述ZigBee技术具有功耗低、体积小、成本低、短时延、组网灵活和可靠性高等特点，它以IEEE802．15．4标准为基础，是一种集传感技术、自动化控制、数字传输、信息存储和处理于一体的近距离、低复杂度、双向无线通信技术_5]。一个ZigBee网络可容纳一个主设备，254个从设备，一个区域内可同时存在100多个ZigBee网络，最大容量可达25400。ZigBee网络具有星型、树型和网状网络三种拓扑结构。2系统的硬件电路设计对于无

5、线传感器网络中的节点设计，主要包括协调器节点和终端节点两个部分的设计。关于协调器节点设计，其部分原理图如图1所示，其中LED1和LED2分别用于控制外接电源的指示灯和控制信收稿日期：2015一O4一O4作者简介：刘志强(1972一)，男，汉族，副教授，研究方向：嵌入式与物联网。基金项目：内蒙古自治区科技计划资助项目(20130362、内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2014MS0607)、内蒙古高等学校科学研究项目(NJZZ12046)、内蒙古工业大学重点科学研究项目(zD2O1O01)。12O内蒙古工业大学学报2所示，图中P1的2、3引脚对应CC2530的PO7和P06引脚，

6、SHT10-心-H--片．的另外4个标注NC的引一—脚没有使用。BL8555低压差线性稳压器的使用确保了芯片和电源系统工作的稳定性，能够在1．2V～5．0V输出电压范围内给电路提供多种固定电压。3系统的软件设计本系统在小范围内将终端节点采集到的数据通过无线的方式将数据发送给ZigBee协调器，再通过串口线将ZigBee协调器与PC连接，最终将终端节点传来的数据信息在PC机上显示出来。点播、组播和广播是ZigBee的三种通信方式嘲。在本设计中采用了周期定时广播发送的方式将终端节点采集到的数据发送给协调器节点，再由协调器通过RS232串口上传到PC机串口调试助手上。3．1协调器节点软

7、件设计协调器节点上电后，根据自身的IEEE地址随机确定一个PANID，同时允许其他节点加入到这个自组网络，并负责给加入网络的设备分配一个16位短地址、配置网络参数、维护网络正常运行、接收路由节点和终端节点发送来的数据。协调器是整个网络的核心部分，其主要任务就是搭建ZigBee网络，实现数据的发送与接收工作。协调器节点工作流程如图3所示。．图3协调器节点程序流程图Fig．3Coordinatornodeprogramflowchart3．2终端节点软件设计STH10的终端节点数据采