基于zigbee的数据采集智能小车.doc

基于zigbee的无线数据采集智能小车设计报告2012/11/25电子作品设计报告 项目名称:基于zigbee的无线数据采集智能小车 学 院： 电气与电子信息工程学院 组 别： 创意组 组 长： 刘华南 组 员： 黄祖宁 朱贤浩 作品内容简介当今远程无线遥控，远程数据采集系统体现的优越性越来越得到各个领域的认可和广泛运用。为解决固定数据采集系统具有的不足之处的问题，我们设计出一款基于物联网的数据采集智能小车系统。本作品具有准确监测数据采集车所处环境中的光照强度、环境温度和湿度的功能，能实时显示环境参数，并且通过zigbee无线通信模块将采集到的数据发送至用户手中通过LCD显示，同时将数据发送至用户PC机上通过数据显示界面实时显示。我们将采集到的数据存储于数据库中，便于对历史数据的查询，采集的数据与我们设定的安全值进行比较，具有报警功能。我们设计的系统具有低功耗，安全环保，方便快捷，准确实时的特点。该系统具有结构简单，性能稳定、安全，造价低廉，易于安装使用，市场推广性强等特点。关键字：物联网 无线遥控 zigbee PC机 LCD显示 安全稳定 低功耗1 研制背景及意义目前我们的生活越来越追求智能化，全球的经济发展模式也从高速发展转变为绿色发展，追求环境友好型。国际社会对绿色环保，节能高效给予了高度重视，提倡智能化，绿色节能，安全高效的开发理念。随着我国经济的发展，国家对能源的重视和与国际经济模式接轨，我国也从又快又好的经济发展模式逐步向又好又快的方向发展。我国是农业大国，是工业制造大国，在生产过程中有很多的流水线，为保证安全生产，我们要了解流水线上的环境参数，这样的工作量是很庞大的，如果只是靠人力那是会造成人力，物力，财力的大量消耗。为此，我们设计出基于物联网的数据采集智能小车系统，可以实现远程数据采集，数据发送,减少了大量的工作人员的投入。我们的系统可以检测智能小车周围的环境参数，通过zigbee无线通信技术将数据发送至用户手中，同时可以将采集的数据发送至用户的PC机上，通过VB制作的显示界面将数据显示，并将数据存储于数据库中，可以通过设定安全值进行报警设置。根据设计要求，我们的系统有以下十个模块组成：电源模块，微控制器模块，zigbee无线通信模块，遥控模块，LCD数据显示模块，小车模块，PC机显示模块，串口通信模块，光照强度检测模块和温湿度采集模块。我们的系统设计图如图1所示：图1 系统图2.1 电源并稳压模块电源模块作为电路正常工作的基础，我们的系统需要有5V的稳定电压给单片机，温湿度传感器模块和光强传感器模块供电，3.3V的电压给无线发送zigbee供电。5V稳压模块如图2所示：图2 5V稳压电路我们选用LM7805实现5V稳压电路设计，输出5V直流电为单片机和传感器供电。3.3V稳压模块如图3所示：图3 3.3V稳压电路 无线通信模块zigbee需要3.3V的电压进行供电，使用LM317实现5V转3.3V电路。2.2温湿度数据采集模块和光强检测模块在温湿度数据实时采集的硬件设计中，采用DHT11型专用数字温湿度传感器。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。在光强检测模块中，我们采用BH1750光强传感器，该传感器直接输出数字信号就，数据处理简单与我们的单片机只有2个接口，采集光强速度快，红外影响小，光强测试范围在1 - 65535 勒克斯之间，测量范围满足我们的正常环境的测试要求。系统中使用了一个温湿度传感器和光强传感器节点，根据实际需求可以方便的增加传感器节点。在数据处理中，我们把采集到的数据送往单片机中处理。我们选用STC89S52单片机实现数据的高速处理。图4 DHT11温湿传感器模块图5 基于BH1750的GY-30光强传感器模块2.3 zigbee通信和串口通信模块我们的系统采用无线传输模块进行数据传输，减少了通信电缆的使用，节约了开发成本。系统中使用基于CC2530的zigbee无线通信模块进行数据远距离传输，其数据传输过程由单片机控制。zigbee无线通信模块的硬件连接图如图6所示。图6 zigbee模块与单片机的连接我们的数据通过串口通信显示在PC机数据显示界面上，因此我们采用MAX232实现电平转换，其电路设计图如图7所示：图7 串口通信电路2.4数据显示界面我们将采集到的数据通过PC机显示，同时把数据存储于数据库中，便于查看。我们的显示界面如图8所示：图8 数据显示界面3 测试结果及性能分析3.1性能分析功耗（1）本系统使用的控制芯片是STC89S52,其正常工作时功耗只有50mW左右，有效节约能源。（2）本系统使用的无线发射接收芯片是CC2530，其正常工作电压为3.3V。（3）本系统使用的温湿度传感器是DHT11，其供电电压为3.3-5V，具有极低的功耗.（4）本系统的使用1602液晶显示器在用户端显示，其正常工作电压为5V，工作电流为2mA，因此其正常工作时功耗只有10mW左右，能有效的节约能源。稳定性本系统采用的无线通信模块性能稳定，选用的数据采集传感器也是性能稳定安全，LCD数据显示准确性好。实用性本系统采用简单的无线数据采集，无线通信方式，系统简单，但运用广泛，可以很方便的使用在农业大棚蔬菜，养殖场等，也可以运用在工厂车间的流水线路上。其简单性和高效、准确、高速型使得其市场推广性强。4 创新点及应用4.1 创新性（1）作品采用物联网技术，大大减少人力的投入。（2）采用无线数据传输技术，节省了安装电缆的成本。（3）系统将数据显示在PC机上，使得系统更具形象化，观察方便。（4）系统都是采用低功耗，高效模块。4.2 应用性系统很好解决远程管理，远程环境监测和生产流水线数据采集的问题，其小巧，简单性使得安装简单方便，可以进行大量安装。减少人力、物力、财力的投入，经济效益高。5 总结基于物联网的数据采集智能小车系统设计能够利用无线通信模块获得所需了解空间的环境参数，并能将参数发送到用户LCD显示器上和PC机上。用户可以通过设置安全环境参数值实现报警功能，可以通过数据库将一定时间的数据存储，并查看。系统符合节能环保，智能高效的开发理念。6 作品实物图图9 系统整体图图10 数据采集车图 图11 串口与PC机通信图图12远程遥控7. 部分系统串口按键遥控源程序：#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit key1 = P20;sbit key2 = P21;sbit key3 = P22;sbit key4 = P24;sbit key5 = P23;char flag,a,i;/uchar code table=abcdef;void delay(uint i)int j;for(i;i0;i-)for(j=110;j0;j-);void send_message(char z)ES=0;SBUF=z;while(!TI);TI=0; ES=1;/串口初始化void come_init()TMOD=0x20;/设置定时器1为工作方式2TH1=0xfd;/设置波特率为9600TL1=0xfd;TR1=1;REN=1;SM0=0;SM1=1;EA=1;ES=1;void main()/int i; come_init();while(1)if(key1 = 0)delay(5);if(key1 = 0)send_message(h);delay(200);if(key2 = 0)delay(5);if(key2 = 0)send_message(z);delay(200);if(key3 = 0) delay(5);if(key3 = 0)send_message(y);de