基于ZigBee的温室大棚无线温度监测系统设计.doc

基于ZigBee的温室大棚无线温度监测系统设计
摘要：本文针对传统有线温度检测系统存在布线复杂、维护困难、成本高等问题。从低功耗、小体积．使用简单等方面考虑连接进行数据传输，提出了基于射频CC2430(ZigBee)和数字温度传感器设计无线温度检测系统的实施方案。
关键词无线通信；ZigBee协调器；无线温度监测系统
O引言
随着大棚技术的普及，温室大棚数量不断增多，对于蔬菜大棚来说，最重要的一个管理因素是温湿度控制。温湿度太低，蔬菜就会被冻死或则停止生长，所以要将温湿度始终控制在适合蔬菜生长的范围内。传统的温度控制是在温室大棚内部悬挂温度计，工人依据读取的温度值来调节大棚内的温度。如果仅靠人工控制既耗人力，又容易发生差错。温室大棚的温度控制成为一个难题。现在，随着农业产业规模的提高，对于数量较多的大棚，传统的温度控制措施就显现出很大的局限性。为此，在现代化的蔬菜大棚管理中通常有温湿度自动控制系统，以控制蔬菜大棚温度，适应生产需要。它以先进的技术和现代化设施，人为控制作物生长的环境条件，使作物生长不受自然气候的影响，做到常年工厂化，进行高效率，高产值和高效益的生产。开发的蔬菜温室大棚温湿度监控系统是专为蔬菜种植温室研制的温湿度智能监控系统，能够自动监控室内温湿度。本方案结合了蔬菜栽培温室的特点，采用温湿度传感器，克服了传统模拟式温湿度传感器的不稳定、误差大、容易受干扰、需要定期校准等严重缺陷，本产品测量数据准确，精度高，运行稳定，质量可靠，在蔬菜温室大棚具有广阔的应用前景。
1ZigBee9技术简介
ZigBee技术足一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术或无线网络技术，是一一组基j：IEEE批准的802．15．4无线标准研制开发的有天组网、安全和应用软件方面的技术，主要适合于承载数据流昔较小的业务。可嵌入各种设备中。网络功能是ZigBee最重要的特点，也是与其他无线局域网门rPAN)标准不同的地方。在网络层方面，其主要T作在于负责网络机制的建立与管理，并具有自我组态与自我修复功能。传统农业主要使用孤立的、没有通信能力的机械装置，主要依靠人力监测作物的生长状况。采用rf}1成千上万个传感器构成的比较复杂的ZigBee网络后，农业将日r以逐渐地转向以信息和软件为中心的生产模式，使用更多的自动化、网络化、智能化和远程控制的装1慝来耕种。ZigBee技术已广泛应用于现代精确农业。
2系统的硬件结构组成
整个无线测温装置硬件由无线节点和协调器两大部分组成。通常，一套装置只有一个协调器，其主要包括微控制器及射频收发单元、无线节点、电源模块及接口单元。
系统硬件在选用，主要从温度监测的精确度、温度检测的范围以及所选元器件使用的便利性和经济犁方面考虑。我们主要采用的是DSl820的无线温度传感器和无线射频CC2430。DSl820的无线温度传感器内部结构丰要由温度传感器、A／D转换器、信哆处理器、存储器及接门电路』J=部分组成。其主要特点是温度测域精确．对温度的分辨率为0．5℃；测醣范嗣广，测壤范围町从一55℃到+125℃；单总线接几，只需一个接lI即呵完成温度转换的读写操作，可简化线路，节省I／O资源，提高经济性。系统将检测到的温度信息数字化，采用9位数宁方式直接提取温度．其典型转换时『HJ仅为ls。
无线射频CC2430芯片的是完伞符合ZigBee技术的2．4GHz射频系统单芯片。适用于各种无线网络节点。其主要特点是体积小、高性能、低功耗，具有优良的无线接收灵敏度和强人的抗干扰性。接口单元我们采用的足日前Pc与通信工业中应用最广泛的。
一种串行接口RS一232接u。RS一232接u采用的是串行通讯方式。具有使用线路少、成本低。特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。
3工作原理
系统的工作丰要由3部分实现：信息采集终端、信息收集终端、信息显示终端。温度数据由DSl820采集之后传给节点，之后经两块ZigBee模块的无线通信把温度值传给协调器，最后通过串n把温度值显示出来。在进行多点通信时，装置c}t每个协调器可连接多达255个节点。不仅口f以极大的解决传统有线设备的布线问题，还口，节约大量导线，提高没备经济性。
1)信息采集终端：主要指是无线节点。从经济性及便利性方面考虑主要采用的是f}{数宁DSl820、无线射频CC2430、电源等组成的无线节点。无线节点主要分布温室人棚中需要进if温度检测的各个地点．节点之M通过射频进行无线通信。T作中，终端在无线节点的增加或者删除时，可快速的对网络拓扑结构进行调整，实现网络的自我修复从而保证系统工作的稳定性。温度传感器在与协调器绑定进行温度检测后，检测到得温度通过无线通信发送到协调器；
2)信息收集终端：主要是指协调器，协调器主要安放在温度检测控制