cc2530的环境监测系统的设计与实现【字数：12205】
摘 要随着当前环境污染日益严重，人们也越发地关心环境问题。同时基于当前IoT技术发展，通过设计一个以CC2530芯片为主控核心的Zigbee网络，目的是搭建无线传感网络以及无线环境监测系统，并且根据农业上对于环境监测的要求，实现了测量环境温湿度以及气体浓度等等数据，并且能够通过控制台远程控制继电器进而控制风扇的开关。基于Zigbee协议栈构建无线网络，以CC2530为主控芯片，通过各个不同的终端节点如温湿度节点以及烟雾传感器节点向协调器节点发送环境监测的相关数据，协调器节点利用串口通信技术完成和上位机之间的通信，将采集到的数据显示到上位机上，完成数据的采集和处理。上位机软件采用环境为VS2010,使用C++语言进行编写。经过测试表明该系统上位机界面设计人性化、简单易懂、易于操作。能以图表的形式将节点数据直观清晰地展示到界面上，且该系统性能稳定、控制简单、硬件成本低廉的同时，兼具实时性强和可扩展性强等优点。
目 录
1.绪 论 1
1.1物联网技术发展简介 1
1.2无线传感网络发展现状及环境应用 1
1.3课题研究的选题背景 2
1.4课题研究的目的和意义 3
2. 系统相关技术简介 4
2.1 Zigbee技术简介 4
2.2 Zigbee网络架构 4
2.3 ZStack简介 6
3.监测系统的硬件组成及接线设计 7
3.1 CC22530简述 7
3.2终端节点的组成 8
3.2.1温湿度传感器DHT11 8
3.2.2 MQ2烟雾传感器 9
3.2.3继电器 10
3.3系统硬件连接设计 11
3.3.1 MQ2烟雾传感器接线方式 11
3.3.2 DHT11温湿度传感器接线方式 12
3.3.3 继电器以及风扇接线方式 13
4.监测系统软件设计 15
4.1系统开发环境 15
4.1.1 Microsoft Visual Studio 2010 15
4.1.2 IAR Embedded Workbench 15
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/> 4.2 网络拓扑的选择 15
4.3协调器节点设计 16
4.4 路由器节点程序设计 19
4.5 终端节点程序设计 19
4.5.1 温湿度传感器程序设计 19
4.5.2 气体传感器程序设计 21
4.5.3 继电器程序设计 23
4.6 上位机软件程序设计 25
4.6.1界面设计 25
4.6.2 串口通信代码设计 25
4.7系统运作流程 27
5.系统运行测试 28
5.1正常状态系统运行 28
5.2 气体异常状态 29
5.3 温湿度监测 30
5.4 开关电器测试 31
6.系统开发对环境监测的影响 32
7.总 结 33
参考文献 35
致谢 36
1.绪 论
1.1物联网技术发展简介
物联网，字面意思就是说万物进行互联。原先存在的通信网络是人与人连接的网络，人们通过这样的网络进行信息的传递，固定式网络以及移动式网络均是如此。但是物联网相比先前的网络有所不同的是物联网连接的不仅仅在人与人之间，人与物、物与物都能通过物联网传递信息。物联网除了拥有在各事各物之间进行通信功能以外，更是人们通过对信息进行采集以及获取，在通过利用物联网收集大量庞大的数据，并对分析处理采集到的数据，将结果展现出来或反过来通过物联网反馈给终端，这样的一个过程就是利用物联网技术进再次创造。在个人计算机和互联网之后，物联网毫无疑问的成为当今最具发展前景的产业之一，以其强大的力量逐步带动传统产业的数字化转型，促进产业结构优化升级。物联网被誉为继计算机和互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮，物联网是互联网应用不断的拓展，再也不是简单的网络。处于产业链上的不同的国内外生产商，已经研发出不同的应用在IoT技术上的各类硬件。在物联网技术的一步步普及的当下，人们的日常生活和生产就业已经发生了不可小觑的变化。物联网产业也正在蓬勃发展。
1.2无线传感网络发展现状及环境应用
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)的是一种类似于我们熟知的蓝牙技术但却不同于蓝牙技术的无线传输技术，同过搭建一个无线传感网络，各个节点能够凭借此网络进行信息数据的传递和发送。现在，无线传感网络处理业务的能力也越来越强，并且随着无线通信技术、微机电系统技术在不同行业的应用，以及传感器技术、嵌入式应用的不断成熟，在无论时间、地点、环境条件如何，无线传感网络都能获取人们所需要的信息，从而不断促进物联网技术的不断完善、发展日趋成熟。无线传感器网络技术涉及计算机、微机械、生物、农业、医学、航天等不同的领域，且具有自组织、部署迅捷、高容错性和强隐蔽性等技术优势，因此对该技术的研究将极大程度推动我国信息化产业和相关领域的发展和建设。随着无线传感网络技术在面向物联网领域的应用不断地拓展和创新，将赋予物联网的相关领域全新的生命，从而带动产业的革命。
无线传感网络技术在环境领域的作用也十分突出。无线传感网络中的节点数量众多、分布广泛、覆盖范围大。可以应对气候、气象、地理环境状态不断改变的现象，用于预报天气、推断地球气候的变化、监测自然和人为灾害（如洪灾和水灾），以及大面积的地表监测等。无线传感网络在环境领域的应用为现代农业提供了充分的技术支持。无线传感网络可以监视农作物灌溉、土壤酸碱性及空气变更的情况，测量局部以及农业气候的细微变化，为农作物的种植提供新鲜的数据。此外，在野外或海岛上部署无线传感网络可以跟踪珍稀鸟类、动物和昆虫，探测濒危种群的分布情况与生活习性，对科学研究大有益处。华夏黄河，百年安澜，无线传感网络在黄河的水情监测方向的应用也大有可为。无线传感网络实时监测黄河河水的水位、流速和防汛大坝的水分，并依此预测不同堤段出现决堤的可能性。另一方面，利用无线传感器网络自组织的特点，借助航天器将数量庞大的传感器节点撒播到星球表面，实现对星球的环境监测。在地球以外的空间领域，只有空间站具有极高的自动化，但是空间站建设复杂，对未知 空间环境的探索与探测需要众多价格低廉、自动化程度高的设备设施才能进行，因此，无线传感网络在空间探索方面极具潜力。
目 录
1.绪 论 1
1.1物联网技术发展简介 1
1.2无线传感网络发展现状及环境应用 1
1.3课题研究的选题背景 2
1.4课题研究的目的和意义 3
2. 系统相关技术简介 4
2.1 Zigbee技术简介 4
2.2 Zigbee网络架构 4
2.3 ZStack简介 6
3.监测系统的硬件组成及接线设计 7
3.1 CC22530简述 7
3.2终端节点的组成 8
3.2.1温湿度传感器DHT11 8
3.2.2 MQ2烟雾传感器 9
3.2.3继电器 10
3.3系统硬件连接设计 11
3.3.1 MQ2烟雾传感器接线方式 11
3.3.2 DHT11温湿度传感器接线方式 12
3.3.3 继电器以及风扇接线方式 13
4.监测系统软件设计 15
4.1系统开发环境 15
4.1.1 Microsoft Visual Studio 2010 15
4.1.2 IAR Embedded Workbench 15
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/> 4.2 网络拓扑的选择 15
4.3协调器节点设计 16
4.4 路由器节点程序设计 19
4.5 终端节点程序设计 19
4.5.1 温湿度传感器程序设计 19
4.5.2 气体传感器程序设计 21
4.5.3 继电器程序设计 23
4.6 上位机软件程序设计 25
4.6.1界面设计 25
4.6.2 串口通信代码设计 25
4.7系统运作流程 27
5.系统运行测试 28
5.1正常状态系统运行 28
5.2 气体异常状态 29
5.3 温湿度监测 30
5.4 开关电器测试 31
6.系统开发对环境监测的影响 32
7.总 结 33
参考文献 35
致谢 36
1.绪 论
1.1物联网技术发展简介
物联网，字面意思就是说万物进行互联。原先存在的通信网络是人与人连接的网络，人们通过这样的网络进行信息的传递，固定式网络以及移动式网络均是如此。但是物联网相比先前的网络有所不同的是物联网连接的不仅仅在人与人之间，人与物、物与物都能通过物联网传递信息。物联网除了拥有在各事各物之间进行通信功能以外，更是人们通过对信息进行采集以及获取，在通过利用物联网收集大量庞大的数据，并对分析处理采集到的数据，将结果展现出来或反过来通过物联网反馈给终端，这样的一个过程就是利用物联网技术进再次创造。在个人计算机和互联网之后，物联网毫无疑问的成为当今最具发展前景的产业之一，以其强大的力量逐步带动传统产业的数字化转型，促进产业结构优化升级。物联网被誉为继计算机和互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮，物联网是互联网应用不断的拓展，再也不是简单的网络。处于产业链上的不同的国内外生产商，已经研发出不同的应用在IoT技术上的各类硬件。在物联网技术的一步步普及的当下，人们的日常生活和生产就业已经发生了不可小觑的变化。物联网产业也正在蓬勃发展。
1.2无线传感网络发展现状及环境应用
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)的是一种类似于我们熟知的蓝牙技术但却不同于蓝牙技术的无线传输技术，同过搭建一个无线传感网络，各个节点能够凭借此网络进行信息数据的传递和发送。现在，无线传感网络处理业务的能力也越来越强，并且随着无线通信技术、微机电系统技术在不同行业的应用，以及传感器技术、嵌入式应用的不断成熟，在无论时间、地点、环境条件如何，无线传感网络都能获取人们所需要的信息，从而不断促进物联网技术的不断完善、发展日趋成熟。无线传感器网络技术涉及计算机、微机械、生物、农业、医学、航天等不同的领域，且具有自组织、部署迅捷、高容错性和强隐蔽性等技术优势，因此对该技术的研究将极大程度推动我国信息化产业和相关领域的发展和建设。随着无线传感网络技术在面向物联网领域的应用不断地拓展和创新，将赋予物联网的相关领域全新的生命，从而带动产业的革命。
无线传感网络技术在环境领域的作用也十分突出。无线传感网络中的节点数量众多、分布广泛、覆盖范围大。可以应对气候、气象、地理环境状态不断改变的现象，用于预报天气、推断地球气候的变化、监测自然和人为灾害（如洪灾和水灾），以及大面积的地表监测等。无线传感网络在环境领域的应用为现代农业提供了充分的技术支持。无线传感网络可以监视农作物灌溉、土壤酸碱性及空气变更的情况，测量局部以及农业气候的细微变化，为农作物的种植提供新鲜的数据。此外，在野外或海岛上部署无线传感网络可以跟踪珍稀鸟类、动物和昆虫，探测濒危种群的分布情况与生活习性，对科学研究大有益处。华夏黄河，百年安澜，无线传感网络在黄河的水情监测方向的应用也大有可为。无线传感网络实时监测黄河河水的水位、流速和防汛大坝的水分，并依此预测不同堤段出现决堤的可能性。另一方面，利用无线传感器网络自组织的特点，借助航天器将数量庞大的传感器节点撒播到星球表面，实现对星球的环境监测。在地球以外的空间领域，只有空间站具有极高的自动化，但是空间站建设复杂，对未知 空间环境的探索与探测需要众多价格低廉、自动化程度高的设备设施才能进行，因此，无线传感网络在空间探索方面极具潜力。
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