Zigbee課程設(shè)計(jì)論文-基于ZigBee的溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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1、Zigbee應(yīng)用課程設(shè)計(jì)武漢工商學(xué)院信息工程學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)工程系Zigbee應(yīng)用課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目名稱：基于ZigBee的溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)生姓名：牛超學(xué)號(hào)：15406038班級(jí)：15物聯(lián)本2班指導(dǎo)教師：劉芳2017年12月20日Z(yǔ)igbee應(yīng)用課程設(shè)計(jì)目錄摘要I關(guān)鍵詞I1緒論12溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)12.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)12.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能12.3方案具體流程13溫度檢測(cè)系統(tǒng)工作原理43.1Zigbee技術(shù)簡(jiǎn)介43.2Zigbee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)43.3Zstack協(xié)議棧結(jié)構(gòu)53.4串口工作原理63.5單

2、播廣播原理63.6無(wú)線溫度數(shù)據(jù)采集原理63.7OSAL工作原理74系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)74.1Zigbee硬件設(shè)計(jì)74.2協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)84.3終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)94.3.1溫度傳感器94.3.2電機(jī)94.4電源電路設(shè)計(jì)94.5A/D轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)104.6RS232串口電路設(shè)計(jì)105系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)115.1協(xié)調(diào)器相關(guān)程序分析115.2終端相關(guān)程序分析125.2.1溫度傳感器相關(guān)程序分析125.2.2電機(jī)相關(guān)程序分析126系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)127總結(jié)13參考文獻(xiàn)13ZigBee應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告摘要本方案基于ZigBee技術(shù)設(shè)計(jì)了

3、監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度的無(wú)線傳感網(wǎng)系統(tǒng)。采用集成了無(wú)線射頻芯片CC2530以及高集成度的數(shù)字溫度傳感器構(gòu)建節(jié)點(diǎn)硬件，并實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)軟件。該系統(tǒng)由三部分組成：溫度傳感器，風(fēng)扇，協(xié)調(diào)器。溫度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，若溫度過(guò)高，啟動(dòng)風(fēng)扇。測(cè)試結(jié)果表明，本系統(tǒng)具有低功耗、低成本、易于維護(hù)擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)可以應(yīng)用到智能家居領(lǐng)域從而節(jié)省人力和能源，具有非常廣闊的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感網(wǎng)；ZigBee；CC2530；溫度采集3ZigBee應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告1緒論在生產(chǎn)和科學(xué)研究過(guò)程中的很多場(chǎng)合對(duì)環(huán)境的溫濕度有較高的要

4、求。為了更方便快捷的監(jiān)控環(huán)境溫濕度，針對(duì)有線溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布線復(fù)雜、成本偏高以及后期維護(hù)不便的問題，結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于ZigBee技術(shù)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。ZigBee作為一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于近距離無(wú)線連接。在溫度傳感器的配合下，采用ZigBee協(xié)議建立了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信組網(wǎng)，能夠高效地完成對(duì)環(huán)境溫度的無(wú)線檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的功耗管理方法、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的配置，利用溫度傳感器檢測(cè)環(huán)境溫度、從節(jié)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)的發(fā)送、主節(jié)點(diǎn)對(duì)溫度數(shù)據(jù)的接收、

5、上傳給PC機(jī)顯示、通過(guò)溫度變化控制風(fēng)扇等內(nèi)容。該系統(tǒng)可以應(yīng)用到智能家居領(lǐng)域從而節(jié)省人力和能源，具有非常廣闊的應(yīng)用前景和研究?jī)r(jià)值。近年來(lái)隨著無(wú)線通信、計(jì)算機(jī)傳感技術(shù)的飛速發(fā)展和融合，無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)（WSN）應(yīng)運(yùn)而生，而Zigbee以其低成本、低數(shù)據(jù)速率、超低功耗的特點(diǎn)滿足了當(dāng)前無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用與普及。2溫度控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)利用Z-Stack協(xié)議棧構(gòu)建一個(gè)具有實(shí)際意義的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)組成。協(xié)調(diào)器的硬件系統(tǒng)中包括CC2530通信模塊、串口轉(zhuǎn)USB

6、模塊和電源電路模塊等，其中串口轉(zhuǎn)USB模塊負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換CC2530模塊與PC機(jī)的通信信號(hào)。其主要功能是負(fù)責(zé)接收無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送來(lái)的消息，并向傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)布網(wǎng)絡(luò)控制信息，同時(shí)與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,向電機(jī)發(fā)送指令控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。2.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能為了更方便快捷的監(jiān)控環(huán)境溫濕度，文中針對(duì)有線溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布線復(fù)雜、成本偏高以及后期維護(hù)不便的問題，結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于ZigBee技術(shù)的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)溫度傳感器監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度，如果溫度過(guò)高，啟動(dòng)風(fēng)扇。2.3方案具體流程第一步，ZigBee協(xié)調(diào)

7、器以固定的周期發(fā)送查詢光照的指令給終端，即溫度傳感器（溫度采集節(jié)點(diǎn)），同時(shí)監(jiān)聽設(shè)備端口，接受節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)器監(jiān)聽工作流程圖如下所示：12ZigBee應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖2-1協(xié)調(diào)器監(jiān)聽工作流程圖第二步，溫度采集節(jié)點(diǎn)接收到ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)送過(guò)來(lái)的溫度采集指令后，從傳感器取得當(dāng)前的溫度信息，將其打包成協(xié)議格式的指令返回給ZigBee協(xié)調(diào)器。溫度采集節(jié)點(diǎn)工作流程圖如下所示：圖2-2溫度采集節(jié)點(diǎn)工作流程圖12ZigBee應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告第三步，ZigBee協(xié)調(diào)器接收到溫度采集節(jié)點(diǎn)返回的數(shù)據(jù)后,對(duì)采集的

8、溫度與設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，若當(dāng)前的溫度值高于用戶設(shè)定的溫度值時(shí)，向電機(jī)發(fā)送開指令，并將收到的數(shù)據(jù)通過(guò)串口打印出來(lái)。協(xié)調(diào)器工作流程圖如下所示：圖2-3協(xié)調(diào)器工作流程圖第四步，節(jié)點(diǎn)接受網(wǎng)關(guān)消息并控制電機(jī)。電機(jī)工作流程圖如下所示：12ZigBee應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖2-4電機(jī)工作流程圖3溫度檢測(cè)系統(tǒng)工作原理3.1Zigbee技術(shù)簡(jiǎn)介致力于無(wú)線個(gè)域網(wǎng)中無(wú)線協(xié)議的物理層和媒體訪問層的標(biāo)準(zhǔn)化，為個(gè)人操作空間內(nèi)互相通信的設(shè)備之間提供統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)，IEEE802.15