zigbee的无线智能园圃浇灌设备zigbeebasedwirelesssmartgardenwateringequip
摘 要摘 要Zigbee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于短距、低速且低功耗的数据传输和典型周期性、间歇性和低反应时间的数据传输应用。本控制系统采取了集散式控制结构，每个节点拥有一个CC2530控制器，单独对区域内所有设备进行控制，同时以协调器为主节点，通过Zigbee网络对所有分散的终端节点进行统一控制和调度。整个园圃控制系统可分为硬件部分和软件部分。硬件主要包括浇灌设备、传感器设备、计算机控制设备和监控设备；软件部分主要包括Zigbee终端程序、Zigbee协调器程序、PC上位机监控程序。其中Zigbee协调器程序和PC上位机监控程序是整个控制系统的核心。本系统实现环境温湿度采集，土壤湿度采集，并根据预置的灌溉策略实现自动灌溉。同时实现ZigBee物联网与PC机的无线通讯，并实现PC上位机对ZigBee终端的信息监控，灌溉调节功能。关键词ZigBee；CC2530；温湿度采集；园圃灌溉；上位机
目 录
第一章 绪论 1
1.1园圃的发展 1
1.1.1 引言 1
1.1.2 国外园圃技术及应用 1
1.1.3 国内园圃发展现状 1
1.2无线通信技术的发展及其应用 2
1.2.1 WiFi 2
1.2.2 Bluetooth 2
1.2.3 Zigbee 2
1.3课题研究内容及其意义 3
1.4本章小结 3
第二章 方案选择 5
2.1 综述 5
2.2传感器的选择 5
2.3无线通信部分的选择 6
2.4运算控制器的选择 6
2.5系统整体介绍 7
2.6 本章小结 8
第三章 统系的硬件设计 9
3.1 DHT11温度传感器 9
3.1.1 传感器概述 9
3.1.2 传感器特性 9
3.1.3 接口说明 10
3.1.4 电路设计 11
3.2土壤湿度传感器 11
3.2.1 传感器原理 11
3.2.2 电路设计 12
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目 录
第一章 绪论 1
1.1园圃的发展 1
1.1.1 引言 1
1.1.2 国外园圃技术及应用 1
1.1.3 国内园圃发展现状 1
1.2无线通信技术的发展及其应用 2
1.2.1 WiFi 2
1.2.2 Bluetooth 2
1.2.3 Zigbee 2
1.3课题研究内容及其意义 3
1.4本章小结 3
第二章 方案选择 5
2.1 综述 5
2.2传感器的选择 5
2.3无线通信部分的选择 6
2.4运算控制器的选择 6
2.5系统整体介绍 7
2.6 本章小结 8
第三章 统系的硬件设计 9
3.1 DHT11温度传感器 9
3.1.1 传感器概述 9
3.1.2 传感器特性 9
3.1.3 接口说明 10
3.1.4 电路设计 11
3.2土壤湿度传感器 11
3.2.1 传感器原理 11
3.2.2 电路设计 12
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3.3 OLED显示屏 12
3.3.1 OLED简介 12
3.3.2 电路设计 13
3.4继电器驱动模块 13
3.4.1 继电器简介 13
3.4.2 电路设计 14
3.5 CC2530芯片 14
3.5.1 CC2530概述 14
3.5.2 CC2530芯片功能 15
3.5.3 CC2530 底板设计 16
3.6 本章小结 17
第四章 主程序的设计 19
4.1开发环境 IAR8.10 19
4.1.1 IAR Systems概述 19
4.1.2 IAR Systems产品运用 19
4.2 ZigBee无线系统 20
4.2.1 ZigBee概述 20
4.2.2 ZigBee 无线组网及数据通信 20
4.3模块设计 21
4.3.1 核心系统设计 21
4.3.2 温湿度测量 22
4.3.3 土壤湿度测量 25
4.3.4 OLED显示 26
4.3.5 无线串口 28
4.3.6 控制方案 28
4.3.7 程序流程图 30
4.4 本章小结 30
总 结 31
致 谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1园圃的发展
1.1.1 引言
我国园圃业产生于春秋战国时期，种植作物主要为蔬菜、水果、观赏类植物等，比农田具有更高的经济效益，也提出了更高的种植要求。园圃大多是需要精心打理的，比耕地需要更为精确的水肥控制，园圃种植技术直接影响到园圃的经济效益。我国国土辽阔但是耕地面积少，利用智能控制技术提高园圃产量、节约人力资源是一个切实可行的办法。
1.1.2 国外园圃技术及应用
国外园圃种植起源于罗马时代，罗马哲学家塞内卡就在著作中描述了早熟黄瓜的生产过程。20世纪50年代以来，许多国家的园圃种植技术都有了很快的发展，其中欧洲、美洲、澳洲的技术较为先进，基本实现了一套完整的产业技术链，具有完善的设备设施、规范化和系统化的生产模式，育苗技术，新型材料开发，农业机械化水平世界领先[1]。
目前法、美、德等国可以根据作物生长习性自动调节园圃内的光照、温度、水、气、肥等诸多环境因素。荷、美等国还利用温差控制技术控制花卉、蔬果的成熟期以满足市场需求。以荷兰为例，在温控方面荷兰园圃采用智能温控系统，由电脑收集环境资料，将园圃外界、内部温度结合比较，计算适合作物生长的理想温度并进行调控。传统技术采用围绕式管道加热，而荷兰智能园圃采用三层加温系统，即苗床下部、苗床上部、园圃顶部三个管道加热层。每个加热层都可以单独控制，控制精准且非常节能。遮阳方面采用操作方便、低成本的遮阳降温涂料，而且非常环保。
目前国外的园圃技术正朝着全自动化方向发展，综合运用现代网络、测控技术，并能够实现远程控制，真正意义上实现全自动化控制。
1.1.3 国内园圃发展现状
改革开放以来，我国的园圃业发展迅速，园圃面积总额快速增涨，截止到2003年总销售额达到一百七十多亿元。随着人们对生活质量要求的提高，观赏类植物需求量越来越大，各种水果蔬菜需求量也大大增加，带动了我国园圃业的快速进步，发展前景明朗，许多的个企、个人进入园圃种植、经营领域[2]。但是我国的园圃种植业发展还存在很多不足之处，主要表现在以下几个方面：
(1) 管理机制落后，从业者专业知识匮乏
(2) 设备落后，缺少专业设备支持
(3) 规模小，人均占有土地少，无法形成规模种植
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