wsn的粮库粮情测控系统
国家经济发展离不开粮食，粮食的存储至关重要，这关乎到国家经济的可持续发展。传统有线方式监控粮库温湿度等参数容易引入干扰、布线麻烦、容易遭受雷击等，采用无线传感器网络的粮情测控系统很好的解决了前面所述的种种问题，无线传感器网络具有低成本、低功耗、效率高的特点。 本论文构建的无线传感器网络使用到ZigBee技术，提出了基于无线传感器网络的粮库粮情实时监控系统。首先探讨了我国粮库监控系统的现状和今后的发展趋势，然后给出了设计本论文的总体方案，接着对粮库粮情测控系统的软件和硬件分别进行论述，论文最后还对整体进行了相关测试。此外，论文还完成了虫害传感器的设计，对粮库进行虫害检测，更好的优化了粮库检测系统。整个粮情监控系统均使用普通电池来供电，可以体现出设计的低功耗、低成本、高性能特点。关键词 无线传感器网络，测控系统，ZigBee，温湿度，CC2430
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 粮食储藏特性 1
1.3 粮库温湿度监控现状及发展趋势 1
1.4 本文主要研究内容与结构安排 2
第二章 无线传感器网络与通信技术 3
2.1 无线传感器网络 3
2.2 ZigBee标准 4
2.3 ZigBee协议栈架构 6
第三章 无线传感器网络的粮情参数监控系统硬件设计 11
3.1 总体结构设计 11
3.2 CC2430芯片 12
3.3 中心节点设计 15
3.4 终端节点设计 17
3.5 JTAG接口 18
3.6 通风控制模块的硬件设计 18
3.7 虫害传感器的硬件设计 19
第四章 无线传感器网络的粮库参数监控系统软件设计 21
4.1 粮库温湿度控制界面设计 21
4.2 节点组网 22
4.3 主程序设计 24
4.4 中心节点程序设计 24
4.5 终端节点程序设计 25
第五章 粮库粮情监控系统测试和数据分析 28 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5.1 系统组网测试 28
5.2 数据传输和稳定性测试 29
结论 31
致谢 32
参考文献 33
附录A 34
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
人类的生存发展离不开粮食，我国是一个人口大国，粮食安全和国计民生息息相关。我国的粮库非常多，对粮食的储备不能有丝毫的懈怠。经济上的限制加上变化多端的外界环境因素，我国粮食存储压力重重，因此科学的对粮库储备管理是不可或缺的。
我们国家的粮食通常储备在大型的粮仓内，在粮食的存储中很容易出现问题以至于出仓的时候粮食因为湿度过高发热而变质，还有的粮食收到害虫的侵害等。我们需要对粮库的各种参数进行实时监控，减少带来的损失[1]。目前大多数的类似检测系统都选择电缆布线的最普通的方式，这种有线的方式很容易受到外界环境因素的制约。PC机和单片机相协调组成的检测粮库温湿度、虫害参数等数据信息，上位机与下位机分工明确，有各自的任务与功能。采用RS232、RS485、和CAN总线技术来作为单片机和PC机之间的通讯方式。
传统粮库参数检测采用有线的方式需要铺设大量电缆，而对于大多数的粮库而言，这无疑存在诸多例如布线困难的弊端。本文采用的无线传感器网络，扬长避短，避免了传统方式下出现的问题，更好的对粮库粮情进行信息的各种操作。
1.2 粮食储藏特性
在粮食的存储中，我们需要重点监测的就是温度和湿度。粮库的含水量高于20%时，由于粮食受潮，达到粮食生长的合适条件，温度升高进而发热发霉，粮食就会因此不能食用。给国家带来巨大的损失[2]。另外而粮食在存储的过程中也容易受到害虫的侵害，如果没有很好的监测措施，短周期内就必然会对粮食的存储造成损失。
1.3 粮库温湿度监控现状及发展趋势
当今趋势表明，我们必须建立健全粮食存储机制。传统的粮库粮情参数检测工作量庞大，也没有很高的准确度。科技的日新月异，人们不在仅限于传统的粮情检测方式。电子检测系统出现在人们的视野[3]。RS232和RS485接口被运用到系统中，来进行通信设备的连接[4][5]。然而还是没有改变传输率较慢的缺点，实际运用于粮库中的结构也很复杂。近年来，我国粮食的储备粮情的监控管理系统更趋向于智能化，有了更高的管理粮库粮食的顺准。
目前，计算机技术、传感器网络技术、无线通信技术和嵌入式系统技术，融合成了专门用于无线传感器网络系统的软硬件产品和无线通信协议栈。本文运用ZigBee协议在粮库粮情测控系统中融入WSN，相关人员可以远程对粮库信息进行数据实时分析。成本低、效率高是现在粮库管理的代名词。同时也是一种必要的发展趋势[6]。
1.4 本文主要研究内容与结构安排
本文主要研究的是基于WSN的粮库温湿度、虫害等参数实时监控系统研究。
研究思路：系统采用CC2430芯片来构建一个粮库的测控系统。主要介绍三个层次方面：
（1）介绍ZigBee通信协议：实现ZigBee的无线协议栈；
（2）粮情参数监测系统的硬件平台：温湿度传感器、虫害传感器的选择和外围电路的选择；
（3）粮库粮情测控系统的软件部分：通过流程图来显示不同模块的软件设计。
本文共有五章组成：
第一章：论述了课题的研究背景，当前我国粮食存储状况、粮库温湿度监控状况及发展的趋势。
第二章：基于WSN的粮库粮情监控系统的理论知识，概括说明无线传感器网络和ZigBee基础理论。
第三章：基于无线传感器网络的粮库粮情测控系统的硬件设计。介绍了传统的粮库监测系统的弊端，进而引出无线传感器网络的不同之处，最后列出了系统的总体设计方案，详细阐述了各芯片的构造与功能。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 粮食储藏特性 1
1.3 粮库温湿度监控现状及发展趋势 1
1.4 本文主要研究内容与结构安排 2
第二章 无线传感器网络与通信技术 3
2.1 无线传感器网络 3
2.2 ZigBee标准 4
2.3 ZigBee协议栈架构 6
第三章 无线传感器网络的粮情参数监控系统硬件设计 11
3.1 总体结构设计 11
3.2 CC2430芯片 12
3.3 中心节点设计 15
3.4 终端节点设计 17
3.5 JTAG接口 18
3.6 通风控制模块的硬件设计 18
3.7 虫害传感器的硬件设计 19
第四章 无线传感器网络的粮库参数监控系统软件设计 21
4.1 粮库温湿度控制界面设计 21
4.2 节点组网 22
4.3 主程序设计 24
4.4 中心节点程序设计 24
4.5 终端节点程序设计 25
第五章 粮库粮情监控系统测试和数据分析 28 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
5.1 系统组网测试 28
5.2 数据传输和稳定性测试 29
结论 31
致谢 32
参考文献 33
附录A 34
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
人类的生存发展离不开粮食，我国是一个人口大国，粮食安全和国计民生息息相关。我国的粮库非常多，对粮食的储备不能有丝毫的懈怠。经济上的限制加上变化多端的外界环境因素，我国粮食存储压力重重，因此科学的对粮库储备管理是不可或缺的。
我们国家的粮食通常储备在大型的粮仓内，在粮食的存储中很容易出现问题以至于出仓的时候粮食因为湿度过高发热而变质，还有的粮食收到害虫的侵害等。我们需要对粮库的各种参数进行实时监控，减少带来的损失[1]。目前大多数的类似检测系统都选择电缆布线的最普通的方式，这种有线的方式很容易受到外界环境因素的制约。PC机和单片机相协调组成的检测粮库温湿度、虫害参数等数据信息，上位机与下位机分工明确，有各自的任务与功能。采用RS232、RS485、和CAN总线技术来作为单片机和PC机之间的通讯方式。
传统粮库参数检测采用有线的方式需要铺设大量电缆，而对于大多数的粮库而言，这无疑存在诸多例如布线困难的弊端。本文采用的无线传感器网络，扬长避短，避免了传统方式下出现的问题，更好的对粮库粮情进行信息的各种操作。
1.2 粮食储藏特性
在粮食的存储中，我们需要重点监测的就是温度和湿度。粮库的含水量高于20%时，由于粮食受潮，达到粮食生长的合适条件，温度升高进而发热发霉，粮食就会因此不能食用。给国家带来巨大的损失[2]。另外而粮食在存储的过程中也容易受到害虫的侵害，如果没有很好的监测措施，短周期内就必然会对粮食的存储造成损失。
1.3 粮库温湿度监控现状及发展趋势
当今趋势表明，我们必须建立健全粮食存储机制。传统的粮库粮情参数检测工作量庞大，也没有很高的准确度。科技的日新月异，人们不在仅限于传统的粮情检测方式。电子检测系统出现在人们的视野[3]。RS232和RS485接口被运用到系统中，来进行通信设备的连接[4][5]。然而还是没有改变传输率较慢的缺点，实际运用于粮库中的结构也很复杂。近年来，我国粮食的储备粮情的监控管理系统更趋向于智能化，有了更高的管理粮库粮食的顺准。
目前，计算机技术、传感器网络技术、无线通信技术和嵌入式系统技术，融合成了专门用于无线传感器网络系统的软硬件产品和无线通信协议栈。本文运用ZigBee协议在粮库粮情测控系统中融入WSN，相关人员可以远程对粮库信息进行数据实时分析。成本低、效率高是现在粮库管理的代名词。同时也是一种必要的发展趋势[6]。
1.4 本文主要研究内容与结构安排
本文主要研究的是基于WSN的粮库温湿度、虫害等参数实时监控系统研究。
研究思路：系统采用CC2430芯片来构建一个粮库的测控系统。主要介绍三个层次方面：
（1）介绍ZigBee通信协议：实现ZigBee的无线协议栈；
（2）粮情参数监测系统的硬件平台：温湿度传感器、虫害传感器的选择和外围电路的选择；
（3）粮库粮情测控系统的软件部分：通过流程图来显示不同模块的软件设计。
本文共有五章组成：
第一章：论述了课题的研究背景，当前我国粮食存储状况、粮库温湿度监控状况及发展的趋势。
第二章：基于WSN的粮库粮情监控系统的理论知识，概括说明无线传感器网络和ZigBee基础理论。
第三章：基于无线传感器网络的粮库粮情测控系统的硬件设计。介绍了传统的粮库监测系统的弊端，进而引出无线传感器网络的不同之处，最后列出了系统的总体设计方案，详细阐述了各芯片的构造与功能。
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