单片机的远程环境监测系统
传统的温度检测系统多采用有线传输方式，然而随着分布式节点的不断增加，布线复杂程度和成本也急剧增加，给系统的设计，维护和升级带来了诸多困难。
ZigBee是一种崭新的近程无线网络通信技术。本设计基于ZigBee技术，采用CC2430作为温度检测系统芯片，应用2.4GHz ISM波段,满足低成本,低功耗的要求。
本设计首先介绍了课题研究的意义，ZigBee技术的应用范围以及ZigBee技的发展现状。其次，详细介绍ZigBee技术低功耗、低成本以及网络容量大等特点。
最后，完成温度检测系统的硬件设计以及软件流程图的设计。温度检测系统的硬件部分是以CC2430为控制核心。
关键词 ZigBee，CC2430，无线传感器网络，温度采集
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外环境监测技术的研究 1
1.3 环境监测技术及其研究意义 3
2 设计任务和方案 3
2.1 设计任务 3
2.2 ZIGBEE的简介 4
2.3 ZIGBEE的前景和发展 4
2.4 ZIGBEE芯片的选择 5
2.5 方案的论证 6
3 基于单片机的环境监测的软件设计 8
3.1 ZIGBEE无线软件开发平台简介 8
3.2 协调器节点软件设计 10
3.3 网络节点程序设计 11
4 基于单片机的远程环境监测系统的硬件设计 12
4.1 单片机的选择 12
4.2 节点的硬件设计 13
4.3 晶振电路 14
4.4 ZIGBEE通信模块接口 14
4.5 监测节点的PCB板 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
4.6 接收显示的PCB板 15
4.7 硬件实物图 16
5 基于单片机环境监测系统的调试 17
5.1 硬件调试 17
5.2 软件调试 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
附录代码 26
1 引言
随着人类技术的不断发展，人类的科学技术越来越发达，随之，人类对于大自然的运用也越来越好，所创造的财富也是越来越大，但是随之而来的，人类对大自然造成的损害也是越来越大了。温湿度的变化对人类的影响也是越来越大。
温控系统、冷库温控系统、智能化建筑控制系统等众多应用系统中，为了实时地对不同点的温度进行监测，需要多点分布式温度测量系统。传统温度检测的方法是通过有线的方式的，但是随着我们所要监测的东西越来越多，对于质量的要求越来高时，我们所要同时监测的内容也就越多，随之而来对于有线的方式就会显得越来越不方便。这是如何选取有效的方式来取代这种传统的方式也就变得越来越重要。
1.1 研究背景
通过工业发展，世界的科技技术和生产的能力正在发生着翻天覆地的变化，因而造成的则是我们人类对于大自然造成了前所未有的伤害，我们为了发展经济、为了实现更加现代话的社会，不断的对大自然进行索取，因而使得大自然受到了严重的损害，但我们在发展的同时却并没有发现大自然已经受到了前所未有的损害，出现了很多恶劣的现象，臭氧空洞、海洋的污染、土地的沙漠化、全球的温度的提高。大自然正以它自己的方式来回应着人们对它造成的伤害。因此我们不能再继续为了发展自己的经济去肆意的破坏大自然了，当我们赖以生存的环境遭到前所未有的损害的时候，就将是我们人类受到大自然制裁的时候。
当前生态环境问题十分的严重，水土的各种流失、沙城暴的肆虐、植被的严重破坏、各种生物生命受到威胁。因此对于自然和生态的保护就显得尤其的重要。最为主要的就是我们必须得遵循自然的规律，以保护大自然为基础，坚持以人为本，对于各种生物加以保护。只有创建了好的生态环境，我们人类才能得以继续发展社会，才能去发展更多的财富。
1.2 国内外环境监测技术的研究
1.2.1 国外的环境监测技术的研究
国外已经开始意识对于环境的保护已经是当前相当重要的问题了，他们为了对环境进行有效的保护，提供了相当大的经济支持和技术上的支持。研制出了大量的应急技术，并且创建了各种系统来对环境进行合理化的管理。
国外的应急的设备种类非常之多，有着能快速检测的设备，也存在那些进行自动检测的仪器。检测箱是那种早期的监测的设备，现在都在往现场自动监测的方向发展着。这样更加有利于对于环境的随时监测。
随着电子产业的不断的更新和发展，那些监测和分析的仪器变得越来越便捷，发达的国家所生产的仪器体积小、重量小、操作起来方便。但是他们的功能却是非常的强大，这些性能可以和那些室内的仪器进行媲美，但是他们对于能源的需求却是相当的小。这些仪器能对现场的情况进行实时的监测，这样就能对环境的情况进行实时的监测。
Atmospheric-Environment在1998年发表了紫外的荧光法来实现对于空气中SO2的自动监测。这种仪器是通过紫外荧光的方法来测量气体中SO2的浓度，来对烟雾进行实时的了解，并对其进行处理。这种方法能对环境进行随时随刻的监测。论文中阐述了监测的浓度的方法，并且介绍了仪器的各种功能、特点，讲述了各种原理以及操作。
1.2.2 国内的环境监测技术的研究
我国在应急环境监测方面的起步很晚，与那些早起进行环境研究的国家有着较大的差距。20世纪末，伴随着我国经济的不断发展，我国的污染也是越来越严重，各地出现了各种自然的灾害，终于国家对其产生了足够的重视。国家环境保护局也是指出了环境保护的重要性，并且提出了很多保护环境的方法，提出了很多处理的方法，全国很多地方建立了各种监测的设施，各个地方也是开始重视环境的保护，建立了很多的保护机制，有很多的地方已经投入了很多了应急监测车。
然而我国对于环境监测的应急技术还是处于相当落后的地步，大部分用于监测的设备都是在室内的或者是直接向外国进行直接购买的。比如胡玢介绍了日本生产的环境监测的设备，并且详细介绍了该设备的操作原理和该设备工作的原理，对它们进行了详细的阐述。现在国内使用的大部分的监测管是由德国进行制造的，该设备能进行对于环境的实时监测，并且该设备的造价并不是非常的昂贵，但是对于测定的值却是相当的准确的，并且仪器也是相当的安全。但是它们对于测量的对象却是相当的有限，只能测量那些常用的气体，比如SO2、NO2、CO等气体。它们测量的精度相当的高，使用的技术也是相当的先进，但是对于测量的时间要求却是非常的大，在各种处理、整理数据的时候会产生气体浓度的变化，因此会导致测量到的结果不正确。
马亮,滕光辉,李志忠在2006年发表的鸡蛋舍里的温湿度的环境监测系统讲到了嵌入式的应用，解决了常规情况下我们对于鸡蛋舍内的环境监测。这种对于鸡舍内环境的监测是基于嵌入式这种应用的，是通过对于单片机的运用配合网络的控制来实现该设备具有网络的功能，实现每时每刻对于环境的管理，并能及时的发出信息。以每一个鸡舍作为单位，通过软件的接入，来实时的把鸡舍的状况反馈出来，传输到管理员的计算机里，让管理员对于鸡蛋舍里的环境进行随时随地的了解。通过服务器来了解到鸡蛋舍里温度、湿度、光照的情况。同时网上的用户也表示能对鸡蛋舍里的环境进行到详细的监测，同时，这种远程监测的系统降低了成本，提高了方便度，并且能保证到鸡蛋的质量，提高了经济的收入。
3.1 IAR集成开发环境
Z-Stack是通过系统本身的特征来进行创建的，当各部分处于初始化的状态时，太会自己进入一个低消耗的状态，并且会跟着系统循环的工作，当系统运行的时候，它就会自动的进入工作的状态，当运行结束的时候，它就会再一次进入刚开始的那种低消耗的状态。如果同时有多个事件发生，得判断他们的优先级，再一次处理事件。这种软件的构架可以很大地减少系统的能耗。
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外环境监测技术的研究 1
1.3 环境监测技术及其研究意义 3
2 设计任务和方案 3
2.1 设计任务 3
2.2 ZIGBEE的简介 4
2.3 ZIGBEE的前景和发展 4
2.4 ZIGBEE芯片的选择 5
2.5 方案的论证 6
3 基于单片机的环境监测的软件设计 8
3.1 ZIGBEE无线软件开发平台简介 8
3.2 协调器节点软件设计 10
3.3 网络节点程序设计 11
4 基于单片机的远程环境监测系统的硬件设计 12
4.1 单片机的选择 12
4.2 节点的硬件设计 13
4.3 晶振电路 14
4.4 ZIGBEE通信模块接口 14
4.5 监测节点的PCB板 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
4.6 接收显示的PCB板 15
4.7 硬件实物图 16
5 基于单片机环境监测系统的调试 17
5.1 硬件调试 17
5.2 软件调试 20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
附录代码 26
1 引言
随着人类技术的不断发展，人类的科学技术越来越发达，随之，人类对于大自然的运用也越来越好，所创造的财富也是越来越大，但是随之而来的，人类对大自然造成的损害也是越来越大了。温湿度的变化对人类的影响也是越来越大。
温控系统、冷库温控系统、智能化建筑控制系统等众多应用系统中，为了实时地对不同点的温度进行监测，需要多点分布式温度测量系统。传统温度检测的方法是通过有线的方式的，但是随着我们所要监测的东西越来越多，对于质量的要求越来高时，我们所要同时监测的内容也就越多，随之而来对于有线的方式就会显得越来越不方便。这是如何选取有效的方式来取代这种传统的方式也就变得越来越重要。
1.1 研究背景
通过工业发展，世界的科技技术和生产的能力正在发生着翻天覆地的变化，因而造成的则是我们人类对于大自然造成了前所未有的伤害，我们为了发展经济、为了实现更加现代话的社会，不断的对大自然进行索取，因而使得大自然受到了严重的损害，但我们在发展的同时却并没有发现大自然已经受到了前所未有的损害，出现了很多恶劣的现象，臭氧空洞、海洋的污染、土地的沙漠化、全球的温度的提高。大自然正以它自己的方式来回应着人们对它造成的伤害。因此我们不能再继续为了发展自己的经济去肆意的破坏大自然了，当我们赖以生存的环境遭到前所未有的损害的时候，就将是我们人类受到大自然制裁的时候。
当前生态环境问题十分的严重，水土的各种流失、沙城暴的肆虐、植被的严重破坏、各种生物生命受到威胁。因此对于自然和生态的保护就显得尤其的重要。最为主要的就是我们必须得遵循自然的规律，以保护大自然为基础，坚持以人为本，对于各种生物加以保护。只有创建了好的生态环境，我们人类才能得以继续发展社会，才能去发展更多的财富。
1.2 国内外环境监测技术的研究
1.2.1 国外的环境监测技术的研究
国外已经开始意识对于环境的保护已经是当前相当重要的问题了，他们为了对环境进行有效的保护，提供了相当大的经济支持和技术上的支持。研制出了大量的应急技术，并且创建了各种系统来对环境进行合理化的管理。
国外的应急的设备种类非常之多，有着能快速检测的设备，也存在那些进行自动检测的仪器。检测箱是那种早期的监测的设备，现在都在往现场自动监测的方向发展着。这样更加有利于对于环境的随时监测。
随着电子产业的不断的更新和发展，那些监测和分析的仪器变得越来越便捷，发达的国家所生产的仪器体积小、重量小、操作起来方便。但是他们的功能却是非常的强大，这些性能可以和那些室内的仪器进行媲美，但是他们对于能源的需求却是相当的小。这些仪器能对现场的情况进行实时的监测，这样就能对环境的情况进行实时的监测。
Atmospheric-Environment在1998年发表了紫外的荧光法来实现对于空气中SO2的自动监测。这种仪器是通过紫外荧光的方法来测量气体中SO2的浓度，来对烟雾进行实时的了解，并对其进行处理。这种方法能对环境进行随时随刻的监测。论文中阐述了监测的浓度的方法，并且介绍了仪器的各种功能、特点，讲述了各种原理以及操作。
1.2.2 国内的环境监测技术的研究
我国在应急环境监测方面的起步很晚，与那些早起进行环境研究的国家有着较大的差距。20世纪末，伴随着我国经济的不断发展，我国的污染也是越来越严重，各地出现了各种自然的灾害，终于国家对其产生了足够的重视。国家环境保护局也是指出了环境保护的重要性，并且提出了很多保护环境的方法，提出了很多处理的方法，全国很多地方建立了各种监测的设施，各个地方也是开始重视环境的保护，建立了很多的保护机制，有很多的地方已经投入了很多了应急监测车。
然而我国对于环境监测的应急技术还是处于相当落后的地步，大部分用于监测的设备都是在室内的或者是直接向外国进行直接购买的。比如胡玢介绍了日本生产的环境监测的设备，并且详细介绍了该设备的操作原理和该设备工作的原理，对它们进行了详细的阐述。现在国内使用的大部分的监测管是由德国进行制造的，该设备能进行对于环境的实时监测，并且该设备的造价并不是非常的昂贵，但是对于测定的值却是相当的准确的，并且仪器也是相当的安全。但是它们对于测量的对象却是相当的有限，只能测量那些常用的气体，比如SO2、NO2、CO等气体。它们测量的精度相当的高，使用的技术也是相当的先进，但是对于测量的时间要求却是非常的大，在各种处理、整理数据的时候会产生气体浓度的变化，因此会导致测量到的结果不正确。
马亮,滕光辉,李志忠在2006年发表的鸡蛋舍里的温湿度的环境监测系统讲到了嵌入式的应用，解决了常规情况下我们对于鸡蛋舍内的环境监测。这种对于鸡舍内环境的监测是基于嵌入式这种应用的，是通过对于单片机的运用配合网络的控制来实现该设备具有网络的功能，实现每时每刻对于环境的管理，并能及时的发出信息。以每一个鸡舍作为单位，通过软件的接入，来实时的把鸡舍的状况反馈出来，传输到管理员的计算机里，让管理员对于鸡蛋舍里的环境进行随时随地的了解。通过服务器来了解到鸡蛋舍里温度、湿度、光照的情况。同时网上的用户也表示能对鸡蛋舍里的环境进行到详细的监测，同时，这种远程监测的系统降低了成本，提高了方便度，并且能保证到鸡蛋的质量，提高了经济的收入。
3.1 IAR集成开发环境
Z-Stack是通过系统本身的特征来进行创建的，当各部分处于初始化的状态时，太会自己进入一个低消耗的状态，并且会跟着系统循环的工作，当系统运行的时候，它就会自动的进入工作的状态，当运行结束的时候，它就会再一次进入刚开始的那种低消耗的状态。如果同时有多个事件发生，得判断他们的优先级，再一次处理事件。这种软件的构架可以很大地减少系统的能耗。
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