[【毕业设计】基于zigbee的环境监控系统设计 缩写稿

毕业论文（缩写稿）题目基于ZIGBEE的无线智能抄表系统学生焦艳学号20110311102院（系）职业教育师范学院专业电子信息工程指导教师李颀2015年6月日基于ZIGBEE的环境监控系统设计专业班级信工111学生姓名焦艳指导教师李颀陕西科技大学职业教育师范学院陕西西安710021摘要无线传感器网络是当今国际备受关注的前沿热点领域，被评为未来高科技的三大产业之一。无线传感器网络是由大量分布的不同规格和功能的具有感知、计算和通信能力的微型传感器节点通过自组织的方式构成的一个以数据为中心的无线网络。大量传感器节点通过相互之间的分工协作，可实时感知、监测和采集分布区域内的监测对象或周围环境的信息。本设计分析了ZIGBEE技术的基本理论，以及ZIGBEE技术的三种组网方式，结合国内目前已有的传感器技术，设计了用于环境监测的无线传感器网络系统方案。系统由传感器节点、路由节点、协调器和上位机监测平台组成。传感器采集网络由分布在写字楼中的传感器节点组成，采集温湿度、光照强度度等环境变量信息；每个传感器节点均可作为无线网络的节点，又可单独作为传感器测量系统；路由节点负责转发数据，增加该节点可扩展无线传输距离；协调器负责接收各个传感器节点发送的数据，并送到上位机显示、分析和存储。本设计完成了环境监测的小型ZIGBEE网络的搭建，实现了环境参数的连续检测，传感器测量数据准确可靠。对ZIGBEE技术有了进一步的认识，对环境监测研究也做出了相应的贡献。关键词ZIGBEE,DELPHI，温湿度传感器，光照传感器ENVIRONMENTALMONITORINGSYSTEMBASEDONZIGBEEABSTRACTNOWADAYS,WIRELESSSENSORNETWORKSATTRACTSMOREANDMOREATTENTIONSINTHEFRONTEDGETECHNOLOGY,WHICHISAPPRAISEDASONEOFTHETHREEFUTUREHIGHTECHINDUSTRIESWIRELESSSENSORNETWORKWSNISSHORTRANGEWIRELESSNETWORKCONSISITINGOFDENSELYDEPLOYEDLARGENUMBEROFSENSORNODESWITHDIFFERENTSPECSANDFUNCTIONEACHSENSORNODEHASABILITYOFAPPERECEIVING,COMPUTINGANDCOMMUNICATING,THEYFORMANETWORKTHROUGHADHOCMODETHESENSORNODEPERIODICALLYCOLLECTSENVIRONMENTDATAANDSENDSPROCESSEDDATAORINFORMATIONTOSINKSENSORNETWORKCANAPPERCEIVE,INSPECTANDGATHERTHEINFORMATIONOFAGIVENOBJECTORENVIORMENTTHROUGHWIRELESSCOMMUNICATIONBETWEENEACHNODEZIGBEETECHNOLOGY,PROPOSEDBYIEEEORGANIZATIONANDZIGBEEALLIANCE,WITHTHECHARACTERSOFLOWCOMPLICATION,LOWPOWER,LOWDATARATE,ANDLOWCCOST,ISSUITABLETOTAKEONTHETASKOFBUILDINGTHEWIRELESSSENSORNETWORKSTHUSZIGBEEHASANEXTREMELYIMPORTANTWORTHFORREASERCHKEYWORDSZIGBEE,DELPHI,TEMPERATUREANDHUMIDITYSENSOR,LIGHTSENSOR1课题背景近年来，随着无线传感器网络技术的迅猛发展，以及人们对于环境保护和环境监督提出的更高要求，越来越多的企业和机构都致力于在环境监测系统中应用无线传感器网络技术的研究。通过在监测区域内布署大量的廉价微型传感器节点，经由无线通信方式形成一个多跳的网络系统，从而实现网络覆盖区域内感知对象的信息的采集量化、处理融合和传输应用与传统的环境监测手段相比，使用传感器网络进行环境监测有三个显著的优势一是网络的自组性提供了廉价而且快速部署网络的可能；二是现场采集的数据可通过中间节点进行路由传送，在不增加功耗和成本的前提下，可将系统性能提高一个数量级。三是网络的健壮性、抗毁性满足了某些特定应用的需求。基于无线传感器网络的环境监测系统适合于在煤矿、油田安全监测，温室环境监测、环保部门的大气监测、突发性环境事故的预测及分析、特殊污染企业的监测，生物群种的生态环境监测以及家庭、办公室及商场空气质量监测等领域应用。利用无线传感器网络实现环境监测的应用领域一般具有以下特点A无人环境、环境恶劣或超远距离情况下信息的采集和传送，保证系统工业级品质安全可靠。B生物群种对于外来因素非常敏感，人类直接进行的生态环境监控可能反而会破坏环境的完整性，包括影响生态环境中种群的习性和分布等。C需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备相对比较多，但仅仅用于监测或控制。D系统实施、运行费用要低，无需铺设大量电缆，支持临时性安装，系统易于扩展和更新。具有数据存储和归档能力，能够使大量的传感数据存储到后台或远程数据库，并能够进行离线的数据挖掘，数据分析也是系统实现中非常重要的一个方面。2硬件设计及原理本系统一共有三个主要模块，传感器采集当前环境的温度、湿度、照度，协调器通过串口将采集到的数据传送到上位机进行汇总和数据分析，根据写字楼需要的环境要求进行对比从而由人工或机器对其进行相应的调整。系统设计简图如图1所示图1基于ZIGBEE的环境监控系统设计简图环境监测具有区域内的监测点数量多、监测时间长、监测情况复杂等特点。针对传统环境监测手段的网络布局困难、节点智能化程度低等缺点，设计了基于ZIGBEE协议的无线传感器环境监测网络系统。无线传感器网络WSNWIRELESSSENSORNETWORK是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区域需要监测的各种信息，并对这些信息进行处理后以无线的方式传送，通过无线网络最终发送给监控中心。3软件设计本系统采用星型网络结构进行设计，制作一款软件使其适用于环境监测系统，包括数据的采集、比对，以及之后的显示和控制操作。网络结构中有中心节点、采集节点和转发节点。各个节点通过ZIGBEE网络进行通信，并使用TI生产的CC2530作为核心芯片。在整个保护区进行无线网络布局后，任何一个接入互联网的计算机都能进行数据的访问和节点的控制。并且由于传感器节点的功耗非常低，可以通常节点在12年之内不需要维护，大大节约了成本。同时，节点也很小，不需要布线，所以对保护区的生态没有什么损害。本系统采用TI公司的CC2530芯片作为核心进行设计的。该芯片兼容IEEE802154标准，具有8051核的单片机，其在单芯片上集成了ZIGBEERF前端、存储器和微控制器。另外，CC2530内部还包含了模数转换器ADC、定时器、AES128协处理器、看门狗、32KHZ晶振时钟、上电复位电路、掉电检测电路以及21个可编程IO接口。CC2530的使用十分方便，只需要极少的外围电路支持。主程序流程图如下温度传感器光照度传感器电源ZIGBE复位上位机湿度传感器图2主程序处理流程图参考文献1任秀丽ZIGBEE无线通信协议实现技术的研究J计算机工程与应用,200761431442刘涛,赵计生基于ZIGBEE技术的农田自动节水灌溉系统J测控技术,20082795963杨宏业,张跃,吕芳自动抄表系统中通信方案的现状与展望J电测与仪表,200188114周建民,涂鹤,曹青松,一种基于ZIGBEE环境监控系统的设计J微计算机信息嵌入式与SOC