基于zigbee_gprs的温湿度智能监测系统实现

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1、2015年3月农机化研究第3期基于ZigBee/GPＲS的温湿度智能监测系统实现12李爱民，张峰(1．江苏建筑职业技术学院机电工程学院，江苏徐州221008;2．中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州221008)摘要:针对传统有线温湿度监测系统布线困难等问题，设计并实现了一种基于ZigBee和GPＲS无线通信技术的温湿度智能监测系统。该系统以CC2530微控制器为核心，通过运行ZigBee协议栈来实现ZigBee无线传感器网络的组建，以实现多点分布式采集;并通过GPＲS远程通信技术，将采集到的温湿度参数传输到异地监测中心或用户移动终端。该系统具有采集精度高、稳定可靠

2、及灵活性强等优点。关键词:温湿度;ZigBee;GPＲS;智能监测;CC2530+中图分类号:S625．51文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)03－0108－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.03.026节点将收集到的数据通过ＲS232发送给GSM模块，0引言从而实现将无线个域网的数据汇聚并转发到GSM公温湿度监测的应用需求在众多领域引起了高度关用网络;通过GSM网络，系统将采集到的温湿度数据注，粮库、温室大棚、工业安全监控系统等都需要实时实时地传输到远程监控中心或用户移动终端。地监测环境温湿度。在实际应用中，参数采集点

3、往往具有分布离散、移动性强等特点，导致传统的有线监测布线困难。随着无线传感器网络和远程传输技术的发展，为系统自动化在线实时监测提供了实现途径。基于ZigeBee的无线传感器网络具有组网简单灵活、在线寿命长及移动性强等优点;而GPＲS技术是中国移动推出的无线传输业务，采用分组交换技术，具［1］有超强的稳定性和可靠性。本次设计正是基于这两种无线传输技术，以CC2530芯片为主体，实现了区域性传感器数据采集与远程数据传输。这种将PAN网络和GSM公用网络相融合的采集方法具有覆盖范图1系统结构围大、稳定性强、精度高和应用环境广泛的优势。Fig．1Systemstructure1

4、系统结构与工作原理2系统硬件设计如图1所示，该监测系统由数据采集终端节点、网2．1ZigBee收发模块设计关节点及移动接收终端构成。数据采集终端节点是本设计的数据采集终端节点和控制节点都是采用用来采集传感器数据，并将采集到的数据通过ZigBeeCC2530作为主控芯片。CC2530内部集成了符合2．4网络发送到协调节点的一种精简功能设备(ＲFD)。GIEEE802．15．4标准的射频收发器，在软件上添加网关节点由ZigBee网络的全功能设备(FFD)和GSMZigBee协议栈之后，可以实现ZigBee组网。该芯片内模块TC35i构成，FFD在此又承担着PAN网络的协调置

5、了32M的晶体振荡器、16M和32．768K的ＲC振荡器任务，所以又叫做协调节点。网关节点主要功能是器，在不同的应用需求下，可以选择对应的振荡器以ZigBee网络和GSM网络通信接口之间的转换。协调降低功耗，如在休眠模式下就可以使用32．768K的ＲC振荡器。另外，CC2530还内置了丰富的通信接收稿日期:2014－05－12基金项目:国家自然科学基金项目(51204186)口，如A/D模数转换接口、SPI接口及UAＲT通用串作者简介:李爱民(1976－)男，江苏徐州人，讲师，(E－mail)jialilv@［2］行口，能够满足目前大部分传感器接口的应用需126．com

6、。·108·2015年3月农机化研究第3期求。所以，使用该芯片后，系统的采集功能具有很好2．2GSM通信模块设计的扩展性。节点结构示意如图2所示。网关节点的GSM通信采用西门子公司推出的支持中文短消息的工业级TC35i模块，其GPＲS模块永久在线功能提供了最快的数传速率。其体积小巧、功耗低，能提供数据、短信、语音、传真等功能，可广泛用［3］于遥感测量记录传输、远程信息处理和电话等。如图3所示，SMS模块主要包括接口电路、SIM卡座电路和串口电路。TC35i电源供电范围为DC3．3～4．8V。图2节点硬件结构示意图Fig．2Schematicdiagramofnodeha

7、rdwarestructure图3SMS模块原理图Fig3SMSmoduleprinciplediagram2．3传感器模块设计CC2530的A/D转换模块将输出的直流电压转化为数［4］2．3．1温度传感器电路字量。湿度监测原理如图5所示。本设计选用DS18B20作为温度传感器，是一种单总线数据温度传感器，测量范围广、精度高;通信时无需时钟线，只需一根通信线，可与CC2530的任一普通IO口实现通信，本设计采用P1．1。如图4所示，外围电路配置非常简单，只需1根4．7kΩ的上拉电阻;1脚图5湿度监测原理和3脚分别接地和电源(5V)，2脚位