基于物联网的温度监测系统
基于物联网的温度监测系统[20200418172527]
1. 引言 - 1 -
2.ZigBee技术 - 2 -
2.1 ZigBee技术概述 - 2 -
2.2 ZigBee技术特点及应用 - 3 -
2.3 ZigBee网络拓扑结构 - 4 -
2.4 ZigBee协议栈 - 4 -
2.4.1 协议栈 - 4 -
3. 系统硬件设计 - 5 -
3.1 系统设计方案 - 5 -
3.2 ZigBee基于物联网智能温度监测系统 - 6 -
3.3 CC2530电路 - 8 -
3.4 上位机通信电路 - 9 -
4 系统软件设计 - 10 -
4.1开发环境 - 10 -
4.1.1 IAR 8.1.0 - 10 -
4.2 协调器流程图 - 11 -
4.2.1 回调函数 - 12 -
4.3 基于ZigBee终端与协调器工作原理图 - 13 -
5 硬件调试 - 18 -
5.1 硬件制作 - 18 -
5.2 硬件调试 - 18 -
5.3 软件调试 - 19 -
5.4 ZigBee路由与设备联调 - 20 -
5.4.1 整机联调 - 20 -
总 结 - 20 -
参考文献 - 22 -
附录一 原理图 - 23 -
致谢 - 24 -
摘 要
随着时代的进步，生产力水平以及科技水平都得到了空前的迅速发展，工业、农业、交通运输等众多领域都需要一种新的技术去改变传统的生产运作方式，物联网技术应运而生。物联网技术是一种将智能数据获取终端、协调器以及智能控制终端结合起来，采用计算机技术、网络技术、传感技术等多种技术综合运用而成的新兴的科学技术。
我的研究是“基于物联网的温度监测系统”在农业作物种植温度实时监测上的应用。该系统由感知层、网络层和应用层三部分构成，感知层使用的是DS18B20温度传感器作为智能数据获取终端，实时对农作物环境温度进行监测、获取，并将获取的温度数据通过众多节点传送给型号为CC2530的单片机，该单片机作为协调器，对基于ZigBee无线数据传输协议的自组网传来的数据进行汇总、处理，并通过ZigBee无线通信协议以及支持ZigBee协议的无线或有线网络将获取的数据传送给PC上位机，实现了对农作物环境温度的实时监测。以一种更加低功耗、低成本、高效安全的温度监测方式逐渐取代传统的农作物温度监测方式。
通过软硬件调试，以物联网的ZigBee技术为核心，实现了对农作物的实时温度监测，可以通过PC机设置温度的上下限值，超过上下限，蜂鸣器报警。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:DS18B20传感器；ZigBee无线通信协议；51系列CC2530单片Abstract
目录
With?the?progress?of?the?times,?productivity?level?and?the?lev-el?of?science?and?technology?has?been?an?unprecedented?rapid?development,?industry,?agriculture,?transportation?and?other?many?collar?domain?need?a?kind?of?new?technology?to?change?the?t-raditional?mode?of?production?and?operation,?the?Internet?of?t-hings?technology?emerges?as?the?times?require.?Networking?techn-ology?is?a?kind?of?will?intelligent?number?according?to?the?access?terminal,?coordinator?and?intelligent?control?terminal?com-bined? ical?comprehensive?application?and?new?science?and?technology.
?My?research?is?based?on?the?Internet?of?things?temperature?monitoring?system,?the?application?of?re-al-time?monitoring?of?crop?planting?temperature.?The?system?con-sists?of?perception?layer,?network?layer?and?application?layer?was?formed,?perception?layer?used?is?the?temperature?sensor?D-S18B20?as?the?intellectual?energy?data?acquisition?terminal,?re-al-time?temperature?data?of?crop?environment?temperature?monitor-ing,?access,?and?will?get?through?the?transfer?of?many?nodes?to?type,?CC2530?microcontroller,?the?microcontroller?as?a?coordinator,?based?on?ZigBee?wireless?data?transmission?protocol?of?the?data?from?the?transmission?network?to?collect?and?deal?w-ith,?and?through?the?ZigBee?wireless?communication?protocol?and?the?support?of?ZigBee?protocol?wireless?or?wired?network?to?obtain?data?transfer?to?PC,?the?realization?of?the?real-time?m-onitoring?of?the?environmental?temperature?on?the?crops.?To?a?more?low?power?consumption,?low?cost,?high?efficiency?and?saf-ety?of?the?temperature?monitoring?method?gradually?replaced?the?traditional?crop?temperature?monitoring?method.
Through?the?software?and?hardware?debugging,?the?ZigBee?technology?of?Internet?of?things?as?the?core,?to?achieve?real-time?temperature?monitoring?of?crops,?you?can?set?the?upper?and?lower?limits?of?the?temperature?through?the?PC?machine,?more?than?the?upper?and?lower?limits,?buzzer?alarm.
Key words:?DS18-B20?sensor;?ZigBee?wireless communication protocol；51 series CC-2530 mcu ；
1. 引言
进入21世纪，随着科学技术的发展，生产能力不断提升，人们对于物质生活的要求也在不断的提升，更加安全、便捷、智能成为人们新的关注点，因此“智能化”成为广大科技工作人员新的研发。现今社会，信息行业的飞速发展，使得信息传送技术不断更新，更加强大便捷，与此同时，促进了计算机技术的不断革新，使得计算机的控制功能更加强大。传统的水银测温计以及有线的电子测温系统成为了传统测温的核心系统。时代的进步，传统温度监测系统将慢慢淡出人们的生活，Zigbee作为新兴的无线传输技术，具有低功耗、低成本，高可靠性及高安全性的特点。这些特点为其在物联网为基础的新一代的智能温度监测系统中的应用打下基础。?
近年来，众多国家由于看到物联网的未来发展前景广阔，大力发展物联网产业，韩国、德国等国家分别在智能家居领域和工业物联网领域取得了卓越的成效，提升了人们的生活、生产水平。而在我国，物联网产业正在逐渐发展、成熟。物联网技术逐渐发展成为一门独立、新兴的综合学科技术。基于物联网的温度监测系统也可被定义为一个控制系统，利用科技人员将已掌握的计算机技术、网络布线技术、网络通信技术进行糅合，使他们成为智能温度监测系统的多个子系统，各种技术智能的结合在一起，构成了物联网技术的三个重要层次——“感知（交互）、网络（传输）、应用（处理）”。共同完成物联网温度监测系统的架构[1]。
对于无线传输系统而言，ZigBee是一种新兴的且价格低廉，功耗低，安全方便的无线传输系统协议，基于ZigBee的这些应用优点，使得物联网智能温度监测系统的设计得以实现并迅速推广。?
目前随着社会的发展，智能物联网技术慢慢进入人们的生活，产生巨大的冲击，其中以ZigBee为核心的智能温度监测成为其中重要的构成部分，该系统实现了对温度的实时随地的精确监测。因此，ZigBee无线信息传输技术大幅度的提高了智能温度监测系统的完善程度。ZigBee技术的应用前景广大。
2.ZigBee技术
2.1 ZigBee技术概述
ZigBee是一种标准，该标准定义了短距离、低数据传输速率无线通信所需要的一系列通信协议基于ZigBee的无线网络所使用的工作频段为868MHz、915MHz和2.4GHz（图2.1）。它有着自己独一无二的无线电标准，可以在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。ZigBee技术与其他短距离通信技术相比，以低速率、低成本、低功耗、网络容量大、安全可靠、自动组网等特点，填补了低速率无线网络通信技术的空缺【1】IEEE802.15.4只定义了物理层（PHY）和介质访问控制层（MAC）的数据传输规范，而ZigBee无线传输协议则定义了其余的网络层、应用程序支持子层及应用层的传输。
1. 引言 - 1 -
2.ZigBee技术 - 2 -
2.1 ZigBee技术概述 - 2 -
2.2 ZigBee技术特点及应用 - 3 -
2.3 ZigBee网络拓扑结构 - 4 -
2.4 ZigBee协议栈 - 4 -
2.4.1 协议栈 - 4 -
3. 系统硬件设计 - 5 -
3.1 系统设计方案 - 5 -
3.2 ZigBee基于物联网智能温度监测系统 - 6 -
3.3 CC2530电路 - 8 -
3.4 上位机通信电路 - 9 -
4 系统软件设计 - 10 -
4.1开发环境 - 10 -
4.1.1 IAR 8.1.0 - 10 -
4.2 协调器流程图 - 11 -
4.2.1 回调函数 - 12 -
4.3 基于ZigBee终端与协调器工作原理图 - 13 -
5 硬件调试 - 18 -
5.1 硬件制作 - 18 -
5.2 硬件调试 - 18 -
5.3 软件调试 - 19 -
5.4 ZigBee路由与设备联调 - 20 -
5.4.1 整机联调 - 20 -
总 结 - 20 -
参考文献 - 22 -
附录一 原理图 - 23 -
致谢 - 24 -
摘 要
随着时代的进步，生产力水平以及科技水平都得到了空前的迅速发展，工业、农业、交通运输等众多领域都需要一种新的技术去改变传统的生产运作方式，物联网技术应运而生。物联网技术是一种将智能数据获取终端、协调器以及智能控制终端结合起来，采用计算机技术、网络技术、传感技术等多种技术综合运用而成的新兴的科学技术。
我的研究是“基于物联网的温度监测系统”在农业作物种植温度实时监测上的应用。该系统由感知层、网络层和应用层三部分构成，感知层使用的是DS18B20温度传感器作为智能数据获取终端，实时对农作物环境温度进行监测、获取，并将获取的温度数据通过众多节点传送给型号为CC2530的单片机，该单片机作为协调器，对基于ZigBee无线数据传输协议的自组网传来的数据进行汇总、处理，并通过ZigBee无线通信协议以及支持ZigBee协议的无线或有线网络将获取的数据传送给PC上位机，实现了对农作物环境温度的实时监测。以一种更加低功耗、低成本、高效安全的温度监测方式逐渐取代传统的农作物温度监测方式。
通过软硬件调试，以物联网的ZigBee技术为核心，实现了对农作物的实时温度监测，可以通过PC机设置温度的上下限值，超过上下限，蜂鸣器报警。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:DS18B20传感器；ZigBee无线通信协议；51系列CC2530单片Abstract
目录
With?the?progress?of?the?times,?productivity?level?and?the?lev-el?of?science?and?technology?has?been?an?unprecedented?rapid?development,?industry,?agriculture,?transportation?and?other?many?collar?domain?need?a?kind?of?new?technology?to?change?the?t-raditional?mode?of?production?and?operation,?the?Internet?of?t-hings?technology?emerges?as?the?times?require.?Networking?techn-ology?is?a?kind?of?will?intelligent?number?according?to?the?access?terminal,?coordinator?and?intelligent?control?terminal?com-bined? ical?comprehensive?application?and?new?science?and?technology.
?My?research?is?based?on?the?Internet?of?things?temperature?monitoring?system,?the?application?of?re-al-time?monitoring?of?crop?planting?temperature.?The?system?con-sists?of?perception?layer,?network?layer?and?application?layer?was?formed,?perception?layer?used?is?the?temperature?sensor?D-S18B20?as?the?intellectual?energy?data?acquisition?terminal,?re-al-time?temperature?data?of?crop?environment?temperature?monitor-ing,?access,?and?will?get?through?the?transfer?of?many?nodes?to?type,?CC2530?microcontroller,?the?microcontroller?as?a?coordinator,?based?on?ZigBee?wireless?data?transmission?protocol?of?the?data?from?the?transmission?network?to?collect?and?deal?w-ith,?and?through?the?ZigBee?wireless?communication?protocol?and?the?support?of?ZigBee?protocol?wireless?or?wired?network?to?obtain?data?transfer?to?PC,?the?realization?of?the?real-time?m-onitoring?of?the?environmental?temperature?on?the?crops.?To?a?more?low?power?consumption,?low?cost,?high?efficiency?and?saf-ety?of?the?temperature?monitoring?method?gradually?replaced?the?traditional?crop?temperature?monitoring?method.
Through?the?software?and?hardware?debugging,?the?ZigBee?technology?of?Internet?of?things?as?the?core,?to?achieve?real-time?temperature?monitoring?of?crops,?you?can?set?the?upper?and?lower?limits?of?the?temperature?through?the?PC?machine,?more?than?the?upper?and?lower?limits,?buzzer?alarm.
Key words:?DS18-B20?sensor;?ZigBee?wireless communication protocol；51 series CC-2530 mcu ；
1. 引言
进入21世纪，随着科学技术的发展，生产能力不断提升，人们对于物质生活的要求也在不断的提升，更加安全、便捷、智能成为人们新的关注点，因此“智能化”成为广大科技工作人员新的研发。现今社会，信息行业的飞速发展，使得信息传送技术不断更新，更加强大便捷，与此同时，促进了计算机技术的不断革新，使得计算机的控制功能更加强大。传统的水银测温计以及有线的电子测温系统成为了传统测温的核心系统。时代的进步，传统温度监测系统将慢慢淡出人们的生活，Zigbee作为新兴的无线传输技术，具有低功耗、低成本，高可靠性及高安全性的特点。这些特点为其在物联网为基础的新一代的智能温度监测系统中的应用打下基础。?
近年来，众多国家由于看到物联网的未来发展前景广阔，大力发展物联网产业，韩国、德国等国家分别在智能家居领域和工业物联网领域取得了卓越的成效，提升了人们的生活、生产水平。而在我国，物联网产业正在逐渐发展、成熟。物联网技术逐渐发展成为一门独立、新兴的综合学科技术。基于物联网的温度监测系统也可被定义为一个控制系统，利用科技人员将已掌握的计算机技术、网络布线技术、网络通信技术进行糅合，使他们成为智能温度监测系统的多个子系统，各种技术智能的结合在一起，构成了物联网技术的三个重要层次——“感知（交互）、网络（传输）、应用（处理）”。共同完成物联网温度监测系统的架构[1]。
对于无线传输系统而言，ZigBee是一种新兴的且价格低廉，功耗低，安全方便的无线传输系统协议，基于ZigBee的这些应用优点，使得物联网智能温度监测系统的设计得以实现并迅速推广。?
目前随着社会的发展，智能物联网技术慢慢进入人们的生活，产生巨大的冲击，其中以ZigBee为核心的智能温度监测成为其中重要的构成部分，该系统实现了对温度的实时随地的精确监测。因此，ZigBee无线信息传输技术大幅度的提高了智能温度监测系统的完善程度。ZigBee技术的应用前景广大。
2.ZigBee技术
2.1 ZigBee技术概述
ZigBee是一种标准，该标准定义了短距离、低数据传输速率无线通信所需要的一系列通信协议基于ZigBee的无线网络所使用的工作频段为868MHz、915MHz和2.4GHz（图2.1）。它有着自己独一无二的无线电标准，可以在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。ZigBee技术与其他短距离通信技术相比，以低速率、低成本、低功耗、网络容量大、安全可靠、自动组网等特点，填补了低速率无线网络通信技术的空缺【1】IEEE802.15.4只定义了物理层（PHY）和介质访问控制层（MAC）的数据传输规范，而ZigBee无线传输协议则定义了其余的网络层、应用程序支持子层及应用层的传输。
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