基于LPC和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计毕业论文

1、目 录长江大学工程技术学院毕业设计(论文)任务书I长江大学工程技术学院毕业设计(论文)开题报告II长江大学工程技术学院毕业设计(论文)指导教师审查意见III长江大学工程技术学院毕业设计(论文)评阅教师评语IV长江大学工程技术学院毕业设计(论文)答辩记录及成绩评定V中文摘要VI英文摘要VII前言VIII1 绪论11.1 课题背景及意义11.2 选题的目的和意义11.3 国内外应用现状和发展趋势21.4 本系统的主要研究内容22 系统方案分析与选择32.1 系统方案选择32.1.1 芯片选择32.1.2 温湿度传感器模块方案选择32.1.3 无线技术方案选择32.1.4 电机模块方案选择52.2

2、系统最终方案52.2.1 系统的组成52.2.2 系统的工作原理63 系统硬件设计83.1 硬件系统设计83.1.1 LPC176983.1.2 LPC1769引脚简单介绍93.1.3 电源模块93.1.4 时钟电路113.1.5 复位电路123.1.6 串口电路133.2 传感器的设计143.2.1 DHT11数字温湿度传感器143.2.2 产品亮点143.2.3 引脚定义153.2.4 接口说明153.3 ZIGBEE接口电路设计163.3.1 ZIGBEE连接电路图163.3.2 配置协调器节点和终端节点的流程图163.4 温湿度控制系统设计（即直流电机控制系统）173.5 光声报警系统

3、184 软件系统设计204.1 系统初始化214.2 编译环境214.3 使用NXP公司提供的ISP软件下载程序224.4 芯片编程介绍23总 结26参考文献27致谢28附录一29附录二30长江大学工程技术学院毕业设计(论文)题 目 名 称基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计系 部信息系专 业 班 级自动化60901班学 生 姓 名xxx指 导 教 师xxx辅 导 教 师xxx时 间2012年9月15日-2013年6月8日长江大学工程技术学院毕业设计(论文)任务书系 信息系 专业 自动化 班级 60901 学生姓名 xxx 指导教师/职称 xxx/讲师 1. 毕业设计

4、(论文)题目：基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计2. 毕业设计(论文)起止时间：2012年11月15日2013年6月15日3毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）1马忠梅等ARM Cortex微控制器教程 北京航空航天大学出版社 2010年2周立功等ARM与嵌入式系统基础编程 北京航空航天大学出版社 2004年3高守玮等ZIGBEE技术实践教程基于CC2430/31的无线传感器网络解决方案 北京航空航天大学出版社 2009年4周立功等嵌入式系统软件开发实例 北京航空航天大学出版社 2004年5周立功等深入浅出ARM7LPC213x_214x(上) 北

5、京航空航天大学出版社 2004年6刘洪涛等嵌入式系统技术与设计 人民邮电出版社 2009年7李文仲等ZIGBEE2007/PRO协议栈实验与实践 北京航空航天大学出版社 2009年8沈建华等STM32W无线射频ZIGBEE单片机原理与应用 北京航空航天大学出版社 2010年9刘峥嵘等 嵌入式系统设计与实战 机械工业出版社 2007年4毕业设计(论文)应完成的主要内容（1）方案的选用与设计（2）硬件电路设计（3）ZIGBEE之间的无线通讯（4）实现对室内温湿度的采集。（5）能将采集到的数据在电脑上实时显示出来。（6）室内湿度达到一定值时，能触发加湿器、电风扇功能。（7）能够通过ZIGBEE模块来

6、实现对室内温湿度采集的无线传输与控制。5任务书下达日期 年 月 日 指导教师(签字) I长江大学工程技术学院毕业设计（论文）开题报告题 目 名 称基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计系 部信 息 系专 业 班 级自动化60901班学 生 姓 名xxx指 导 教 师xxx辅 导 教 师xxx开题报告时间2012年12月25日1基于LPC1769和ZIGBEE之间的室内温湿度采集控制系统的设计1 题目来源 来源：由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温湿度一体的传感器就会相应产生，因此它广泛应用于食品行业、档案管理、温室大棚、动物养殖

7、、药品储存等等各种行业。为了更加方便快捷的了解室内的温湿度，可以使用ZIGBEE之间的无线通讯来对室内进行实时监控控制。2 研究的目的和意义 DHT11数字温湿度传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和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在即为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。单线

8、制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为给类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。ZIGBEE是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。目前随着科技的快速发展，对室内的温湿度要求越来越

9、苛刻，为了实时的采集到室内的温湿度以及随时的控制温湿度，所以可以通过各个传感器和模块来构造一个完整的系统来实现这一系列功能。3 阅读的主要参考文献及资料名称1马忠梅等ARM Cortex微控制器教程 北京航空航天大学出版社 2010年2周立功等ARM与嵌入式系统基础编程 北京航空航天大学出版社 2004年3高守玮等ZIGBEE技术实践教程基于CC2430/31的无线传感器网络解决方案 北京航空航天大学出版社 2009年4周立功等嵌入式系统软件开发实例 北京航空航天大学出版社 2004年5周立功等深入浅出ARM7LPC213x_214x(上) 北京航空航天大学出版社 2004年6刘洪涛等嵌入式系

10、统技术与设计 人民邮电出版社 2009年7李文仲等ZIGBEE2007/PRO协议栈实验与实践 北京航空航天大学出版社 2009年8沈建华等STM32W无线射频ZIGBEE单片机原理与应用 北京航空航天大学出版社 2010年9刘峥嵘等 嵌入式系统设计与实战 机械工业出版社 2007年10李宁基于MDK的LPC1100处理器开发应用 北京航空航天大学出版社 2010年11康华光等 电子技术基础数字部分 模拟部分 高等教育出版社 200312 刘宝延、 程树康步进电动机及其驱动控制系统 M .1997年11月第一版4 国内现状和发展趋势与研究的主攻方向 温度湿度与人类密切相关。人们的日常生活和生产

11、活动以及动、植物的生产和生存都与周围环境的温度、湿度息息相关。在我国有很多行业已经开始广发运用该技术了，如:茶叶、烟草的加工及纺织行业等都离不开对温度的监控;为防止库中的食品、武器弹药、金属材料等物品霉烂、生锈,必须保证环境的干燥;而水果、种子、肉类等的保存又都需要保证一定的湿度,这些都须对湿度进行测量与控制; 在家用电器上湿度测量广泛用于空调机、微波炉、摄像机等电器;在农业生产中,果园、大棚蔬菜等种植对湿度的要求更加严格。随着科学技术的发展,对温湿度的测试、控制显得更加重要。运用无线通讯技术则可以与PC机相互通讯，达到实时的对温湿度的测试以及控制。I5 主要研究内容、需重点研究的关键问题及解

12、决思路5.1 主要研究内容1、方案的选用与设计 2、硬件电路设计 3、软件编程5.2 需重点研究的关键问题1、温湿度传感器的连接与使用 2、ZIGBEE和ZIGBEE之间的无线通讯 3、ZIGBEE和LPC1769之间的连接和使用4、ZIGBEE和PC之间的通讯5.3 解决思路1、熟练掌握LPC1769以及本设计相关的各类芯片的引脚、电器元件的功能，做出设计方案，对各种方案进行比较，选出最优方案，做好设计准备。 2、利用proteus绘制各模块电路图，理解电路原理，掌握工作过程。 3、编写本设计的C语言程序，并用LPCXpresso软件进行运行并调试，遇到问题时反复修改直到调试出最终的正确结果

13、。6 完成毕业设计（论文）所必须具备的共组条件(如工具书、计算机辅助设计、某类市场调研、实验设备和实验环境条件等)及解决的办法6.1 所必须具备的工作条件： LPC1769开发板以及无线通讯和传感器有关方面的书籍51单片机书籍：手把手教你学51单片机、单片机C语言应用100例、数字电子技术、模拟电子技术实验设备：微型计算机一台（protues仿真软件，LPCXpresso）、稳压直流电源、温湿度传感器DHT11、USB转RS232转换板、程序下载线、四相五线制步进电机若干台、万用表一台、示波器一台、电阻、电容、导线、发光二极管。III6.2 解决的办法在校图书馆借阅相关图书资料，向学校实验室借

14、用实验设备与器材。7 工作的主要阶段、进度与时间安排主要分为以下几个阶段1. 2012年10月25日 2012年11月01日：查找与课题相关的资料。2. 2012年11月02日 2012年11月17日：毕业设计开题、撰写开题报告，开题答辩。3. 2012年11月18日 2012年12月07日：需求分析，完成需求分析说明书。4. 2012年12月08日 2013年01月28日：功能设计，完成总体和详细设计说明书。5. 2013年01月29日 2013年02月12日：数据库设计，完成数据库说明书。6. 2013年02月13日 2013年05月01日：编码阶段。7. 2013年05月02日 2013

15、年05月06日：测试阶段，用户文档编写，完成用户手册。8. 2013年05月07日 2013年06月06日：撰写毕业论文。8 指导老师审查意见：1长江大学工程技术学院毕业设计(论文)指导教师审查意见学生姓名xxx专业班级自动化60901毕业设计(论文)题目基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计指导教师职 称评审日期评审参考内容：毕业设计(论文)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业设计(论文)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答

16、辩。评审意见：a 指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分（注：此页不够，请转反面） III长江大学工程技术学院毕业设计(论文)评阅教师评语学生姓名xxx专业班级自动化60901毕业设计(论文)题目基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计评阅教师职 称评阅日期评阅参考内容：毕业设计(论文)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业设计(论文)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分（注：此页不够，请转反面）VII长

17、江大学工程技术学院毕业设计(论文)答辩记录及成绩评定学生姓名xxx专业班级自动化60901毕业设计(论文)题目基于LPC1769和ZIGBEE的室内温湿度采集控制系统的设计答辩时间 年 月 日 时答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长：成 员：二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分 毕业设计(论文)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业设计(论文)评分的相关规定)等级(五级制)：_答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 年 月 日系答辩委员会主任(签名)： 系 (盖章)V基于LPC1769和

18、ZIGBEE之间的室内温湿度采集控制系统的设计学 生：xxx，信息系 指导老师：xxx，长江大学工程技术学院摘要 伴随着人们生活水平的不断提高，人们对生活环境的要求也越来越高，而温度和湿度是影响人们生活环境的重要因素，因此对于室内温度和湿度的采集控制在日常生活中就显得尤为重要。室内温湿度采集控制系统的出现给人们的生产生活带来了极大的方便，本文主要阐述了温湿度采集控制系统的硬件设计和软件设计。该系统可以分为温湿度检测终端和主控终端两大部分。温湿度检测终端主要由LPC1769最小系统、直流电机模块、温湿度采集模块、ZIGBEE无线传输模块和报警模块五个部分组成。温湿度检测终端主要完成以下几个方面的

19、工作：1、通过DHT11温湿度模块采集现场的温湿度数据信息；2、温湿度采集模块将采集来的温湿度数据传给LPC1769进行数据分析处理，如果数据超过系统设定的上限值或者低于系统设定的下限值，则会触发直流电机模块执行相应的动作，以达到控制温湿度的效果；3、将采集的温湿度数据通过ZIGBEE无线传输模块传送给主控终端。主控终端由ZIGBEE无线传输模块和PC机两个部分构成。主控终端是将接收过来的数据实时的显示在PC机上，以达到实时监控的效果。关键词 温湿度传感器；LPC1769；温湿度采集 ；ZIGBEE无线通讯 ；实时监控0IIThe Design of Indoor Temperature an

20、d Humidity Acquisition and Control system based on LPC1769 and ZIGBEEStudent: XiaoWenhao, Department of Information Tutor: Zhu Rong Tao, Yangtze University College of Technology & EngineeringAbstract With the people's living standards improve, people's living environment are increasingly

21、 high requirements, and the temperature and humidity affect people living environment is an important factor, so for the collection of indoor temperature and humidity control in everyday life is particularly important.Indoor temperature and humidity control system appear to capture people's prod

22、uction and life has brought great convenience, this paper describes the collection of temperature and humidity control system hardware and software design. The system can be divided into temperature and humidity testing terminals and master terminal two parts. Mainly by temperature and humidity dete

23、ction terminal LPC1769 minimum system, DC motors module, temperature and humidity acquisition module, ZIGBEE wireless transmission and alarm modules of five parts.Temperature and humidity detection terminal was completed for the following areas: 1, through DHT11 temperature and humidity module tempe

24、rature and humidity data collected on-site information; 2, temperature and humidity acquisition module will be collected to temperature and humidity data to LPC1769 for data analysis and processing, if data exceeds the upper limit set by the system or below the lower limit set by the system, it will

25、 trigger the DC motor module performs the appropriate action in order to achieve the effect of temperature and humidity control; 3, the temperature and humidity data collected through ZIGBEE wireless transmission module sent to the master terminal. Master terminal consists ZIGBEE wireless transmissi

26、on module and PC two parts. Master terminal is to receive real-time data over the display on the PC in order to achieve real-time monitoring results.Key words Temperature and humidity sensor; LPC1769; temperature and humidity acquisition; ZIGBEE wireless communications; real-time monitoringVII 前言研究表

27、明，温度和湿度有着密不可分的关系，人的体感并不单纯受温度或是湿度的影响，而是两者综合作用的结果。因而，在一定的温度条件下，空气的湿度也要保持相对的稳定。也正是因此，温湿度一体的说法相应出现。在生命科学设施，计量/校准实验室和电子制造环境，温度和湿度往往需要监测和报警，以保障产品和工艺。在环境监测，实时数据报告，以确保环境“符合规格”是至关重要的。 在我们的生活中，我们要时刻关心环境的变化，只有很好的把握好环境的差异变化，我们才能更好的生存与发展做好温度和湿度的防范工作，比如说在一些养殖厂，牲畜的成长，和温湿度是离不开的，它们只有在适宜的环境下，在适宜的温度和湿度下，才能成长的更快，我们才能获取

28、更大的效益另外，一些仓库，也需要实时知道温湿度的具体变化，什么样的物品在什么样的环境下比较适宜等等由此看来，做好温湿度的监控工作是至关重要的，重要的一点，怎样才能做好温湿度的监控工作呢才能使我们从中获益，生活更有保障由此可以看出做好温湿度的防范工作其核心是如何准确地实时地获取温湿度的数据！湿度测量技术来由已久。随着电子技术的发展，近代测量技术也有了飞速的发展。湿度测量从原理上划分二、三十种之多。对湿度的表示方法有绝对湿度、相对湿度、露点、湿气与干气的比值（重量或体积）等等。但湿度测量始终是世界计量领域中著名的难题之一。一个看似简单的量值，深究起来，涉及相当复杂的物理化学理论分析和计算，初涉者可

29、能会忽略在湿度测量中必需注意的许多因素，因而影响使用。只有做到这一点，我们才能在必要的时候做出相应的决定，我们才能免除不必要的损失。VIII绪论1 绪论1.1 课题背景及意义随着科学技术的快速发展，人们的生活水平越来越高，为了满足人们日益提高的生活需要，对室内温湿度等环境的调节至关重要。本文采用数字温湿度传感器对温湿度环境同时进行监测，同时用无线接收模块对采集的温湿度数值进行无线传输，采取此系统不仅有控制方便、简单、灵活性大和可以大幅度提高被控温湿度的技术指标等优点,而且数据测量和传输精度都很高，其也经济实惠。此系统设计的目的在于服务广大的生活居民，使他们在办公室或研究室就可以知道居室或学生寝

30、室的温湿度，从而进行温湿度等的控制。而且该系统同样可以用在农业反面，以前种植植被一般都用温室栽培，为了充分的利用好温室栽培这一高效技术，就必需有一套科学的，先进的管理方法，用以对不同种类植被生长的各个时期所需的温度及湿度等进行实时的监控。温湿度控制对于单片机的应用具有一定的实际意义，它代表了一类自动控制的方法。而且其应用十分广泛。1.2 选题的目的和意义 由于应用的场合不同监测对象的不同，其系统设计也是千差万别。在实际生活中此类系统有着广泛的应用，室温环境检测系统中温度和湿度是两个重要的显示和分析指标，必须定期抽样检查室温环境温度和湿度，以便采取相应的措施。LPC1769是常用的电路板，在智能

31、仪器仪表、工业检测控制、机电一体化等方面取得了令人瞩目的成果，用其作为温湿度检测控制系统的实例也很多。使用LPC1769电路板能够实现温湿度全程的自动检测与控制，而且LPC1769电路板易于学习、掌握，性价比高。使用LPC1769电路板设计温湿度检测控制系统，可以及时、精确的反映室内的温度以及湿度的变化。完成诸如升温到特定温度、降温到特定温度、在温度上下限范围内保持恒温等多种控制方式，在湿度控制方面也是如此。将此系统应用到温室大棚当中无疑为植物的生活提供了更加适宜的环境。而且ZIGBEE是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输

32、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和卓越的长期稳定性。第 1 页 （共 34 页）ZIGBEE数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。ZIGBEE是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZIGBEE网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZIGBEE网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主

33、要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZIGBEE“基站”却不到1000元人民币。每个ZIGBEE网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZIGBEE网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。1.3 国内外应用现状和发展趋势目前国内外的温湿度检测使用的温湿度检测元件种类繁多、应用范围也较广泛加之大规模集成电路技术的不断提高，出现了高性能、高可靠性的单片数据采集系统。基于LPC1769的温湿度监测控制系统的

34、设计研究较少。随着经济和社会的不断发展，人们对自己的生活环境越来越严格。特别在温室大棚中，对温湿度要求更为严格。基于LPC1769的温湿度监测控制统设计，将对环境的温湿度监测控制系统做详细的设计与实现。采用高性能的控制芯片LPC1769，高精度数字温湿度传感器DHT11，方便快捷的ZIGBEE传输。将此系统应用到室内当中无疑为生活提供了更加适宜的环境,符合人们的生活环境要求，具有良好的发展前景。1.4 本系统的主要研究内容本系统所要完成的任务是：1、人性化的设计。根据人们的生活需求，把温湿度值控制在一定的范围内。2、将采集到的温度值和湿度值通过ZIGBEE传给PC机。3、能够实时、准确的显示采

35、样温度值与湿度值。4、通过采集温度及湿度值，准确的判断标准值与当前值之间的差异，及时的启动报警装置（包括警报灯的提示功能以及提示音等）进行报警，并采取相应的控制方案。第 1 页 共 35 页系统方案分析与选择2 系统方案分析与选择2.1 系统方案选择2.1.1 芯片选择 方案一: 51单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令，常数及表格等固化在ROM中不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。方案二：LPC1769 是NXP 公司推出的基于ARM Cor

36、tex-M3 内核的微控制器LPC17XX 系列中的一员。LPC17XX 系列Cortex-M3 微处理器用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。LPC1700 系列微控制器的操作频率可达100MHz。 以上两套方案都提供很全面的技术文档，功能较丰富，比较适合个人研究学习。根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑，选用LPC1769为主机，满足上面的要求而且设计方便，不需要再存储扩展。2.1.2 温湿度传感器模块方案选择 方案一：LM-420 是一种新型的温度或温湿度采集模块，利用它可以实现现场温度值、相对湿度值的采集，同时利用其自身的RS485 总线串行通信接口可以方便地和机房监控主机

37、或其他工控主机进行联网。方案二：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和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。以上两套方案中都能满足该系统的要求，方案一中的设备虽然功能更多性能更加好，但是操作不方便，维护起来比较麻烦，价格较昂贵。故该系统选择方案二，选择使用DHT11数字温湿度传感器，操作简单，经济实惠。2.1.3 无线技术方案选择方案一：红外技术是一种常用的短距离无线通信协议。它是红外数据协会提出并推行的，采用红外线进行点到点

38、的数据传输，传输距离在2m以内，传输速率最快可达16Mb/s。由于红外技术具有移动通信所需的成本低、体积小、连接方便、保密性强等优点，被广泛用在移动电话、笔记本电脑，PDA和遥控器等小型移动设备中。方案二：蓝牙技术是一种近距离无线连接的全球性开放规范。它工作在24GHz的免申请频段，传输速率在1 Mb/s左右，传输距离在1-10m之间。蓝牙技术能够全方位传送，而且有很高的带宽，适合用于多媒体设备和面向网络中大容量数据传输的设备，目前在无线耳机，无线键盘以及手机通信领域使用广泛。 方案三：Wi-Fi技术是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准，其第一个版本即IEEE802.11b发布于1997

39、年，其中定义了介质访问层和物理层，目前还在不断的发展之中。Wi-Fi的覆盖范围很广，在开放性区域，通信距离可达305m，且传输速度较快，可以达到11 Mb/s，但是通信的质量不高。方案四：ZIGBEE技术在短距离无线通信领域，发展最快的是ZIGBEE技术。ZIGBEE是基于IEEE802.15.4协议规定的一种短距离、低功耗的无线通信技术。2004年推出了ZIGBEE1.0版本，目前稳定版本为2.0，最新版本为ZIGBEE Pro。其工作在2.4 GHz的免费频段，特点是短距离、自组织、低功耗、低成本、低复杂度和低数据传输速率。IrDABluetoothWi-FiZIGBEE传输距离1m10m

40、100m100m以上最大功耗数mW100mW100mW1mW最大传输速率(Mb/s)161110.25网络节点2725565535工作频段980nm2.4GHz2.4GHz2.4GHz应用领域点对点的数据传输移动通信个人网络无线局域网无线传感器网络，工业监测，家庭智能表1 几种短距离无线通信协议比较从表1的比较可以看出，这几种短距离无线通信技术标准都有各自的特点，这些特点决定了它们的应用领域是不同的。在工业无线监测领域，符合下列条件时，就可以考虑采用ZIGBEE无线通信技术作为传输协议：1）设备成本低，需要传输的数据量较小；2）设备间通信距离较短；3）设备功耗低，无须频繁更换电池；4）要求数据

41、传输的可靠性和安全性高；5）复杂或危险区域，监测点多，网络容量大。通过以上的比较可以看出，Wi-Fi和ZIGBEE均适合用于无线传感器网络中，但Wi-Fi一般都用在无线局域网中，用在工业监测的无线传感器网络中有点大材小用，而基于ZIGBEE技术的无线传感器网络，具有成本低、功耗低、系统简单可靠、组网灵活等特点，完全满足设备状态无线远程监测中，每个传感器节点以周期性的方式，通过一定的采样频率，将采集到的振动数据传送到监测计算机进行分析和处理的要求。和其他无线通信网络技术相比，ZIGBEE技术更适合用在设备状态无线远程监测系统中，所以采用ZIGBEE技术作为无线数据传输的通信方案。2.1.4 电机

42、模块方案选择 方案一：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。方案二：直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。

43、当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。为了方便控制和操作，该系统选择方案二使用直流电机。2.2 系统最终方案2.2.1 系统的组成该系统可以分为两个部分，一部分是温湿度检测终端，是以LPC1769最小系统为控制核心，采用温湿度测量，通信技术，控制技术等技术，以温湿度传感器DHT11作为测量元件，以直流电机为控制模块来构成智能温湿度测量控制系统。另外该部分添加了声光报警系统，当室内温湿度不符合要求时可以进行报警。见图1选用的主要器件有：LPC1769，温湿度传感器DHT11，主机ZIGBEE无线信号传输模块，直流电机模块（电机模块主要

44、由降温装置风扇，升温装置加热器，増湿装置喷雾）。第二部分为主控终端可以对室内温湿度的实时采集，该部分是通过次机ZIGBEE的无线传输功能接受主机ZIGBEE无线传输模块传过来的信号，将第一部分采集到的温湿度传输过来，并且通过软件串口调试助手在PC机上显示。该部分的主要器件有：次机ZIGBEE无线信号传输模块，串口转RS232和PC机，见图2。LPC1769 DHT11温湿度传感器主机ZIGBEE 直流电机模块报警模块图1 温湿度检测终端PC显示从机ZIGBEE串口转RS232图2 主控终端2.2.2 系统的工作原理本系统以LPC1769为核心，数据采集、报警都要通过LPC1769。数据采集通过

45、单总线的智能数字温湿度传感器DHT11完成；通过LPC1769把采集的数据传给ZIGBEE,ZIGBEE再通过RS232转串口模块和USB转串口线传到PC机上，PC机通过串口调试工具软件显示出LPC1769采集到数据；当采集的数据超出给定范围时，有蜂鸣器实时报警，并显示红灯提示，并进行相应的控制处理。温室温湿度控制系统是以LPC1769作为中央控制装置，风扇，加热设备，加湿设备，排潮设备等LPC1976作为中央控制装置，负责中心运算和控制，协调系统各个模块的工作。Ø DHT11：负责采集室内的温湿度。Ø ZIGBEE:负责传输DHT11采集来的数据。Ø 风扇：负责

46、系统的降温工作。Ø 加热设备：负责系统的加热工作。Ø 喷雾设备：负责系统的加湿工作。Ø 排潮设备：负责系统的去湿工作。Ø 双色灯，报警模块：负责系统的报警功能。如果当前的温度超过用户设定的界限值时系统将自动警，双色灯在单片机的控制下有规律的切换，同时报警模块发出报警声，通知用户采取相应的措施。第 33 页 （共 34 页）系统硬件设计3 系统硬件设计3.1 硬件系统设计经过上面的总体方案和实施措施的讨论后可以开始着手硬件系统的设计，硬件系统是应用系统的基础、软件系统设计的依据根据总体功能和性价比及其运行速度等因素的考虑，选用LPC1769为主机，满足上面

47、的要求而且设计方便，不需要再存储扩展。3.1.1 LPC1769 LPC1769 是NXP 公司推出的基于ARM Cortex-M3 内核的微控制器LPC17XX 系列中的一员。LPC17XX 系列Cortex-M3 微处理器用于处理要求高度集成和低功耗的嵌入式应用。LPC1700 系列微控制器的操作频率可达100MHz。ARM Cortex-M3 CPU 具有3 级流水线和哈佛结构。LPC17XX 系列微控制器的外设组件包含高达512KB 的flash 存储器、64KB 的数据存储器、以太网MAC、USB主机/从机/OTG 接口、8通道DMA 控制器、4 个UART、2条CAN 通道、2个S

48、SP 控制器、SPI接口、3个IIC 接口、2 输入和2 输出的IIS接口、8通道的12位ADC、10位DAC、电机控制PWM、正交编码器接口、4个通用定时器、6输出的通用PWM、带有独立电池供电的超低功耗RTC 和多达70个的通用IO 管脚。64KB 片内SRAM 包括：32KB 可供高性能CPU通过本地代码/数据总线访问；2 个16KB SRAM 模块、带独立访问路径、可进行更高吞吐量的操作。这些SRAM 可用于以太网、USB、DMA 存储器，以及通用指令和数据存储。串行接口：以太网MAC 带RMII 接口和相关的DMA 控制器；USB 2.0 全速从机/主机/OTG 控制器，带有用于从机

49、、主机功能的片内PHY 和相关的DMA 控制器；4个UART、带小数波特率发生功能、内部FIFO、DMA 支持和RS-485支持。1个UART 带有modem 控制IO 并支持RS-485，全部的UART都支持IrDA；CAN 控制器，带有2个通道；SPI 控制器，具有同步、串行、全双工通信和可编程的数据长度；2个SSP 控制器，带有FIFO，可按多种协议进行通信。其中一个可选择用于SPI，并且和SPI 公用中断。SSP 接口可以与GPDMA控制器一起使用。3个增强型的IIC 总线接口。IIS 接口，用于数字音频输入和输出，具有小数速率控制功能。IIS 接口可与GPDMA 一起使用。IIS 接

50、口支持3 线数据发送和接收或4 线组合发送和接收连接，以及主机时钟输入输出；其他外设：4 个通用定时/计数器，共有8 个捕获输入和10 个比较输出。每个定时器都有一个外部计数输入。一个电机控制PWM，支持三相的电机控制；通过片内PLL，没有高频晶振，CPU 页可以以最高频率运转。第二个专用的PLL 可用于USB 接口，以允许增加主的灵活性；3.1.2 LPC1769引脚简单介绍 LPC1769有100个引脚按其功能可分为如下3类：电源及时钟引脚VCC、VSS；XTAL1、XTAL2。控制引脚PSEN、ALE/PROG、EA/VPP、RST。I/O口引脚P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口

51、的外部。如图3所示。图3 LPC1769引脚图3.1.3 电源模块LPC1769微控制器在电源部分需要五种电压源对其供电，分别是：A、内核和外部通路所需的3.3V 电源VDD（3V3）；B、内部稳压器所需的3.3V 电源VDD（REG）（3V3）；C、模拟部分（如片上ADC 和DAC）所需的3.3V 电源；D、模数转换器ADC 所需的参考电源VREFP；E、实时时钟RTC 所需的3.3V 电源VBAT；在本设计中电源采用外部5V 供电，可以是USB 取电也可以是电源适配器供电。通过Power_1 短路冒选择，若短路1、2 则是USB取电。若短路2、3 则是电源接口取电！电源进入目标板后首先经过

52、一个开关POWER_S，控制电源的通断。然和经过C5、C6、C8 三个电容滤波，输入1117-3.3 以获得3.3V电源，如图4。LPC1768 具有独立的模拟电源和AD 输入参考电压，为了降低噪声和出错几率，模拟电源和数字电源需要隔离，本设计的L1-L4 就是将数字电源的高频噪声和模拟电源隔离。1117-3.3 是3.3V 稳压芯片输出电流高达800mA。实时时钟RTC 部分本部分采用纽扣电池供电，供电管脚连接短路冒，不用时可以取掉,如图5。图4 电源模块图5 电源隔离3.1.4 时钟电路LPC1769包括3 个独立的时钟源，分别为主时钟振荡器、RTC 时钟振荡器和内部RC 振荡器，在LPC

53、17XX 复位后，LPC17XX 将由内部RC 振荡器提供时钟直至由软件切换到另外的时钟振荡源为止，这使得系统可以不依懒于外部时钟进行操作，而且使引导加载程序可以在一个确定的频率下进行操作。A、内部RC 振荡器内部RC振荡器（IRC）可以作为看门狗的时钟源，也可以作为时钟，驱动锁相环（PLL）提供给CPU。IRC 的精度不足，因此不能用于USB 接口，通常IRC频率是4MHz，在开机或者芯片复位时，LPC17XX使用IRC 作为时钟源，之后可以通过软件切换使用其他的时钟源。B、主晶振主晶振可以用于使用或者不是用PLL0 为CPU 提供时钟，其频率范围是1-24MHz，这个频率可以通过主PLL（

54、PLL0）倍频至更高的频率直到CPU 最大频率。通常把主晶振输出的时钟称为OSC_CLK,PLL0 输入引脚上的时钟称PLLCLKIN，ARM 处理器时钟频率称为CCLK，当使用主晶振提供时钟并不激活PLL 时，PLLCLKIN和CCLK 的值直接相等。LPC1769 的板上晶振可以工作在两种模式下：从属模式（一般使用有源晶振的情况）和震荡模式（普通晶振），在从属模式下，输入时钟信号（XTAL1 引脚）与一个100pF 电容相连，其幅值不得少于200mV，XTAL2 引脚不连接。在震荡模式下，由于片内集成了反馈电阻，所以主需要在外部连接一个晶振和电容就可以形成基本模式震荡。本设计中使用震荡模式。C、RTC 晶振RTC 晶振的频率是32.768KHz，一般用于给RTC