基于zigbee的无线温湿度采集系统的设计与实现(附件)【字数：9410】
摘 要本论文以“基于ZigBee的无线温湿度采集系统的设计与实现”为研究内容，为了解决传统的温湿度检测系统中制作过程布线复杂、制造成本高且比较难以进行维护等问题，提出了基于ZigBee无线网络技术的温湿度控制系统的设计。ZigBee技术是一种介于蓝牙和无线标签之间的无线技术。它是一种短距离、低功耗、低速度、低成本的新型无线通信技术。在一定程度上解决了功耗高、可扩展性差、设备维护成本高等问题。采用CC2530芯片作为主控器件，对采集到的信息进行分析处理，实现温湿度信息的无线监控。利用DHT11湿度模块实现温湿度的采集。成功建立了一个实时、抗干扰、低功耗的无线传感器监测网络系统，给出了系统硬件电路和软件实现流程。 实验结果表明:该系统具有灵活性强、精度高、实时性强等优点，可以实现温湿度信息的实时采集和无线传输。摘 要 3
目录
基于ZigBee的无线温湿度采集 1
系统的设计与实现 1
声 明 2
一、 引言 6
（一） 课题研究背景及意义 6
（二） 国内外研究的现状 6
（三） 采集系统的设计思路 7
二、 系统方案设计 8
（一） ZigBee技术简介 8
（二） ZigBee网络设备 8
（三） ZigBee网络拓扑的结构 9
（四） ZigBee协议栈结构 12
（五） CC2530简介 14
（六） 设计系统整体结构 16
（七） 本章小结 17
三、 温湿度采集系统总体设计方案 18
（一） 系统硬件选择 18
（二） 外围电路设计 18
（三） 终端节点电路设计 20
（四） ZigBee核心板设计 21
（五） ZigBee底板设计图 22
（六） 本章小结 24
四、 系统软件设计 25
（一） 系统软件平台概述 25
（二） ZigBee设备通信设计 26
（三） ZigBee协议栈配置 26
（四） 程序流程图 27
（五） 本章小结 29 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
五、系统的实现 30
（一） 网络的建立 30
（二） 传感器各节点加入网络 30
（三） 实物设计 30
（四） 本章小结 32
总 结 33
参考文献 34
致 谢 35
附录1 ZigBee程序 36
引言
课题研究背景及意义
随着物联网的普及，无线传感器技术得到了社会及工业方面的关注。无线传感器网络指的是传感器之间协作地进行实时感知并且进行所在环境信息的采集，再将采集的信息通过无线网络发送，然后，通过自组织和多跳的方式从特定节点收集信息。 由于 ZigBee技术具有的成本、功耗和速率都低的特点以及可靠性及灵敏度都很高等优势， 逐渐成为 WSN的国际标准。ZigBee技术广泛应用于温室温湿度采集系统、家庭办公自动化、工业和环境监测、人员定位和医疗保健等领域。
温湿度的测量无论是在工业生产方面还是在环境监测系统中都占有很重要的地位。 然而，在传统的温湿度系统中，无论是在制造工艺上还是制造成本上，都在一定程度上对无线温湿度测量的普及造成影响，除此之外，传统的无线温湿度测量系统后期也难以维护， 另外，模拟化的仪表已经很难满足现代科技的要求。
基于当前社会存在的问题，可以利用ZigBee技术采集温室的温湿度数据，因此拥有了本文的设计内容，并通过无线网络传输到后台系统，既方便了大棚管理员调节大棚的温湿度，也在一定程度上节省了人力物力。 另外，在家庭中使用ZigBee系统，可以对监控系统、灯光系统、空调控制系统以及防火控制系统进行控制，节约能源。 不仅如此，ZigBee系统还可以应用到社区及福利院中，利用ZigBee进行人员定位系统的控制，动态监测个人员行动位置，方便了管理人员的及时护理。
国内外研究的现状
随着WSN应用价值的体现，在国际上引起了广泛重视。国际范围内，在美国、日本、英国、巴西等国逐渐将对WSN的研究进行设计规划。二十一世纪初我国温总理将“感知中国”计划公布。而ZigBee作为此项目核心技术，在中国范围内引起了许多重视，愈来愈多的企业对ZigBee技术产生兴趣并投入研究，以此推动了ZigBee技术在我国的发展。
如今，许多优秀芯片厂商逐渐推出了自己的方案，并且，向许多有需求的企业免费提供基于本厂所研究芯片的ZigBee协议栈。随着ZigBee技术协议标准的逐步完善以及物联网的带动，更有许多芯片厂商及ZigBee组织联盟的不断努力下，更多的基于ZigBee技术的应用被大量推出。
目前 ZigBee技术仍然是处于探索阶段，真正可供应用的产品并不多，可供参考的典型应用产品更是少见，所以实现 ZigBee的大规模应用化还至少需要一段时间的发展和探索。 但是，ZigBee技术已经展现出了其应用价值。 相信随着时间的发展以及技术的推进，在未来的日常和社会生活的许多领域中，ZigBee技术一定会拥有更多的应用价值。
采集系统的设计思路
本文的设计以ZigBee温湿度采集系统为基础，以CC2530为核心芯片，采用DHT11湿度模块进行软硬件设计。在环境和网络覆盖范围内，有各种协调器、路由器和终端采集节点。本文设计了终端节点，它的作用是将所在环境的温湿度进行采集并且向设计中别的设备进行数据传输； 协调器接收到设备传输的温湿度数据之后将温湿度数据进行整理再上传，上位机接收到温湿度数据之后将在显示界面将数据进行显示，在显示的同时，上位机还会将数据存储在设备中。
为了达到此研究设计的无线温湿度采集系统的实现，将整个设计内容分为以下两个方面：
系统硬件设计：硬件设计的具体内容包括了协调器的设计以及采集节点的设计。
系统软件设计：软件设计包括了协议设计，网络设计，数据采集程序的设计以及底层程序的设计。
目录
基于ZigBee的无线温湿度采集 1
系统的设计与实现 1
声 明 2
一、 引言 6
（一） 课题研究背景及意义 6
（二） 国内外研究的现状 6
（三） 采集系统的设计思路 7
二、 系统方案设计 8
（一） ZigBee技术简介 8
（二） ZigBee网络设备 8
（三） ZigBee网络拓扑的结构 9
（四） ZigBee协议栈结构 12
（五） CC2530简介 14
（六） 设计系统整体结构 16
（七） 本章小结 17
三、 温湿度采集系统总体设计方案 18
（一） 系统硬件选择 18
（二） 外围电路设计 18
（三） 终端节点电路设计 20
（四） ZigBee核心板设计 21
（五） ZigBee底板设计图 22
（六） 本章小结 24
四、 系统软件设计 25
（一） 系统软件平台概述 25
（二） ZigBee设备通信设计 26
（三） ZigBee协议栈配置 26
（四） 程序流程图 27
（五） 本章小结 29 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
五、系统的实现 30
（一） 网络的建立 30
（二） 传感器各节点加入网络 30
（三） 实物设计 30
（四） 本章小结 32
总 结 33
参考文献 34
致 谢 35
附录1 ZigBee程序 36
引言
课题研究背景及意义
随着物联网的普及，无线传感器技术得到了社会及工业方面的关注。无线传感器网络指的是传感器之间协作地进行实时感知并且进行所在环境信息的采集，再将采集的信息通过无线网络发送，然后，通过自组织和多跳的方式从特定节点收集信息。 由于 ZigBee技术具有的成本、功耗和速率都低的特点以及可靠性及灵敏度都很高等优势， 逐渐成为 WSN的国际标准。ZigBee技术广泛应用于温室温湿度采集系统、家庭办公自动化、工业和环境监测、人员定位和医疗保健等领域。
温湿度的测量无论是在工业生产方面还是在环境监测系统中都占有很重要的地位。 然而，在传统的温湿度系统中，无论是在制造工艺上还是制造成本上，都在一定程度上对无线温湿度测量的普及造成影响，除此之外，传统的无线温湿度测量系统后期也难以维护， 另外，模拟化的仪表已经很难满足现代科技的要求。
基于当前社会存在的问题，可以利用ZigBee技术采集温室的温湿度数据，因此拥有了本文的设计内容，并通过无线网络传输到后台系统，既方便了大棚管理员调节大棚的温湿度，也在一定程度上节省了人力物力。 另外，在家庭中使用ZigBee系统，可以对监控系统、灯光系统、空调控制系统以及防火控制系统进行控制，节约能源。 不仅如此，ZigBee系统还可以应用到社区及福利院中，利用ZigBee进行人员定位系统的控制，动态监测个人员行动位置，方便了管理人员的及时护理。
国内外研究的现状
随着WSN应用价值的体现，在国际上引起了广泛重视。国际范围内，在美国、日本、英国、巴西等国逐渐将对WSN的研究进行设计规划。二十一世纪初我国温总理将“感知中国”计划公布。而ZigBee作为此项目核心技术，在中国范围内引起了许多重视，愈来愈多的企业对ZigBee技术产生兴趣并投入研究，以此推动了ZigBee技术在我国的发展。
如今，许多优秀芯片厂商逐渐推出了自己的方案，并且，向许多有需求的企业免费提供基于本厂所研究芯片的ZigBee协议栈。随着ZigBee技术协议标准的逐步完善以及物联网的带动，更有许多芯片厂商及ZigBee组织联盟的不断努力下，更多的基于ZigBee技术的应用被大量推出。
目前 ZigBee技术仍然是处于探索阶段，真正可供应用的产品并不多，可供参考的典型应用产品更是少见，所以实现 ZigBee的大规模应用化还至少需要一段时间的发展和探索。 但是，ZigBee技术已经展现出了其应用价值。 相信随着时间的发展以及技术的推进，在未来的日常和社会生活的许多领域中，ZigBee技术一定会拥有更多的应用价值。
采集系统的设计思路
本文的设计以ZigBee温湿度采集系统为基础，以CC2530为核心芯片，采用DHT11湿度模块进行软硬件设计。在环境和网络覆盖范围内，有各种协调器、路由器和终端采集节点。本文设计了终端节点，它的作用是将所在环境的温湿度进行采集并且向设计中别的设备进行数据传输； 协调器接收到设备传输的温湿度数据之后将温湿度数据进行整理再上传，上位机接收到温湿度数据之后将在显示界面将数据进行显示，在显示的同时，上位机还会将数据存储在设备中。
为了达到此研究设计的无线温湿度采集系统的实现，将整个设计内容分为以下两个方面：
系统硬件设计：硬件设计的具体内容包括了协调器的设计以及采集节点的设计。
系统软件设计：软件设计包括了协议设计，网络设计，数据采集程序的设计以及底层程序的设计。
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