物联网技术在现代农业中的应用（主控端）
摘 要传统的农业大棚需要消耗大量的人力物力，效率很低而且不易维护，已经无法适应现代化的农业生产需求，物联网技术的出现解决了这些难题。本文以CC2530芯片为核心，利用ZigBee 技术对农业大棚的温度、湿度、光照强度信号进行采集，实时发送给主控端，并将信息传入上位机进行监控，出现紧急情况时还可以向用户手机发送报警短信，有效科学地对农田进行管理。相对于现代的各种无线通信技术，Zigbee 技术适用的网点多、功耗低、传输可靠，能更好的满足用户足不出户对农田进行远程的监控，体现出了农业信息化、智慧化的重要程度，极大的改善了人们的生活方式，推动了我国由传统农业向现代化农业发展的脚步。
目 录
1． 绪论 1
1.1 论文研究背景 1
1.2 论文研究的主要任务 1
1.3 论文研究的意义 1
2． 总体设计 2
2.1 系统的总体设计方案 2
2.2 单片机主芯片选择 2
2.3 GSM模块芯片型号选择 4
3． 系统的硬件设计 7
3.1 CC2530主控系统设计 7
3.1.1 CC2530主控系统 7
3.1.2 晶振电路 7
3.1.3 收发前段电路 8
3.2 外围电路设计 8
3.2.1 电源电路设计 8
3.2.2 PL2303接口转换模块设计 9
3.3 GSM模块设计 11
3.3.1 SIM900A主控系统设计 11
3.3.2 VBAT输入电路设计 12
3.3.3 供电输入电路设计 13
3.3.4 SIM卡座接口电路设计 13
4． 系统的软件设计 14
4．1 CC2530的zigbee组网设计 14
4.1.1 zigbee协议栈开发思路 14
4．2 协调器节点部分软件设计 15
4.2.1 协调器工作流程 15
4.2.2 数据接收部分程序 16
4.2.3 系统初始化部分程序 17
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/> 4.2.4 协议栈的简要流程 21
4．3 上位机软件设计 22
4.3.1 主界面设计 22
4.3.2 部分控件说明 22
5． 系统性能测试 24
5．1 硬件调试 24
5.1.1 硬件连线测试 24
5．2 软件调试 24
5.2.1 开发环境调试 24
5.2.2 串口功能调试 25
5.2.3 VB程序调试 27
5.2.4 数据接收功能调试 28
5.2.5 GSM模块发送短信功能调试 30
结束语 32
参考文献 33
致谢 34
附录1 35
1． 绪论
1.1 论文研究背景
当今农业控制方面的主要问题是如何实时地采集农业现场的各种信息，要知道温室大棚内的空气温度、湿度、光照强度等信息都对农作物起着至关重要的作用，对广域分散型的农田进行集中监测与管理，需要引入物联网技术。物联网技术是一种新兴的信息网络技术，可以采用一些不同的传感器节点对环境的温度、光照强度以及空气湿度等进行测量，再通过数据处理，对温度环境进行控制，为农作物生长提供最佳环境。如果将传感器节点换成无线传感器，就可以接收传感器发出的无线数据，实时的分析处理数据，实现大面积的数据获取与管理处理，然后汇报给用户，用户可坐于管理室，足不出户，便可对农田进行远程监测与控制，这样就可以更有效的进行科学种植从而大大的提高农业的综合效益。
1.2 论文研究的主要任务
一、课题要求
设计系统由采集端和主控端组成（课题由于工作量较大由两人完成）。本部分为主控端。采集端主要完成对农田中的环境参数进行监测，并及时向主控端汇报，然后主控端根据环境参数，与设定值进行对比，作出相应的动作，如通风，加湿等，并将信息传入电脑。若农田中出现了比较紧急的情况，则系统向用户手机发送报警短信，及时让用户解决问题。
二、课题设计方案
主控端和采集端的通信采用zigbee协议栈，主控端接收到采集端发来的温度、湿度、光照信息，经过判断，实时调节加热器、加湿器的工作状态，并向电脑发送数据。电脑上采用VB做一个界面，显示当前对应农田的温度、湿度和光照信息。如果在设定时间内，仍没有达到预设值，则向用户发送报警短信，通知用户及时处理情况。
1.3 论文研究的意义
大量的数据收集可以积累信息，然后将信息转化为知识，知识越多智慧也就越多，越利于揭示事物的规律性和发展趋势，物联网就是这样一种扩展数据的方式，它的发展将帮助人类更快地向前发展。就好像20世纪80年代生物技术的应用深刻的影响了农业科技的发展一样，相信物联网技术不断发展也会推动了农业科技的未来。物联网需要无线通信、射频识别、自动控制、信息传感及计算机技术等，而现今，我们每天的生活都和无线通信息息相关，包括各种遥控器、无绳电话、手机、GPRS系统、网卡等。虽然物联网在农业应用中还存在着众多挑战，但随着技术的不断完善发展，农业生产必定将进入智能化的新时代。
2． 总体设计
2.1 系统的总体设计方案
本设计的总体思路如下：
协调器节点成功加入zigbee网络后等待传感器节点的加入，传感器节点连接温度、湿度和光敏电阻用来监测农业大棚的环境，当传感器节点上电后自动寻找zigbee网络并加入，加入网络之后将信息发送给协调器，协调器接收到信息就通过串口发送给PC机进行保存并显示。
图21 系统总体设计框图
2.2 单片机主芯片选择
一、CC2530芯片简介
CC2530是一种完全兼容8051内核同时支持2.4G的IEEE 802.15.4 、ZigBee和RF4CE应用的真正的系统级芯片（SoC）解决方案，是以材料非常低的总成本建立强大的网络节点，系统内可编程闪存，优良的RF收发器，8KB的RAM和其他许多其他强大功能，CC2530有四种不同的Flash版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB闪存，还特别适用于功耗要求很低的系统，同时CC2530转换时间短的操作模式进一步确保了低能源消耗。
目 录
1． 绪论 1
1.1 论文研究背景 1
1.2 论文研究的主要任务 1
1.3 论文研究的意义 1
2． 总体设计 2
2.1 系统的总体设计方案 2
2.2 单片机主芯片选择 2
2.3 GSM模块芯片型号选择 4
3． 系统的硬件设计 7
3.1 CC2530主控系统设计 7
3.1.1 CC2530主控系统 7
3.1.2 晶振电路 7
3.1.3 收发前段电路 8
3.2 外围电路设计 8
3.2.1 电源电路设计 8
3.2.2 PL2303接口转换模块设计 9
3.3 GSM模块设计 11
3.3.1 SIM900A主控系统设计 11
3.3.2 VBAT输入电路设计 12
3.3.3 供电输入电路设计 13
3.3.4 SIM卡座接口电路设计 13
4． 系统的软件设计 14
4．1 CC2530的zigbee组网设计 14
4.1.1 zigbee协议栈开发思路 14
4．2 协调器节点部分软件设计 15
4.2.1 协调器工作流程 15
4.2.2 数据接收部分程序 16
4.2.3 系统初始化部分程序 17
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/> 4.2.4 协议栈的简要流程 21
4．3 上位机软件设计 22
4.3.1 主界面设计 22
4.3.2 部分控件说明 22
5． 系统性能测试 24
5．1 硬件调试 24
5.1.1 硬件连线测试 24
5．2 软件调试 24
5.2.1 开发环境调试 24
5.2.2 串口功能调试 25
5.2.3 VB程序调试 27
5.2.4 数据接收功能调试 28
5.2.5 GSM模块发送短信功能调试 30
结束语 32
参考文献 33
致谢 34
附录1 35
1． 绪论
1.1 论文研究背景
当今农业控制方面的主要问题是如何实时地采集农业现场的各种信息，要知道温室大棚内的空气温度、湿度、光照强度等信息都对农作物起着至关重要的作用，对广域分散型的农田进行集中监测与管理，需要引入物联网技术。物联网技术是一种新兴的信息网络技术，可以采用一些不同的传感器节点对环境的温度、光照强度以及空气湿度等进行测量，再通过数据处理，对温度环境进行控制，为农作物生长提供最佳环境。如果将传感器节点换成无线传感器，就可以接收传感器发出的无线数据，实时的分析处理数据，实现大面积的数据获取与管理处理，然后汇报给用户，用户可坐于管理室，足不出户，便可对农田进行远程监测与控制，这样就可以更有效的进行科学种植从而大大的提高农业的综合效益。
1.2 论文研究的主要任务
一、课题要求
设计系统由采集端和主控端组成（课题由于工作量较大由两人完成）。本部分为主控端。采集端主要完成对农田中的环境参数进行监测，并及时向主控端汇报，然后主控端根据环境参数，与设定值进行对比，作出相应的动作，如通风，加湿等，并将信息传入电脑。若农田中出现了比较紧急的情况，则系统向用户手机发送报警短信，及时让用户解决问题。
二、课题设计方案
主控端和采集端的通信采用zigbee协议栈，主控端接收到采集端发来的温度、湿度、光照信息，经过判断，实时调节加热器、加湿器的工作状态，并向电脑发送数据。电脑上采用VB做一个界面，显示当前对应农田的温度、湿度和光照信息。如果在设定时间内，仍没有达到预设值，则向用户发送报警短信，通知用户及时处理情况。
1.3 论文研究的意义
大量的数据收集可以积累信息，然后将信息转化为知识，知识越多智慧也就越多，越利于揭示事物的规律性和发展趋势，物联网就是这样一种扩展数据的方式，它的发展将帮助人类更快地向前发展。就好像20世纪80年代生物技术的应用深刻的影响了农业科技的发展一样，相信物联网技术不断发展也会推动了农业科技的未来。物联网需要无线通信、射频识别、自动控制、信息传感及计算机技术等，而现今，我们每天的生活都和无线通信息息相关，包括各种遥控器、无绳电话、手机、GPRS系统、网卡等。虽然物联网在农业应用中还存在着众多挑战，但随着技术的不断完善发展，农业生产必定将进入智能化的新时代。
2． 总体设计
2.1 系统的总体设计方案
本设计的总体思路如下：
协调器节点成功加入zigbee网络后等待传感器节点的加入，传感器节点连接温度、湿度和光敏电阻用来监测农业大棚的环境，当传感器节点上电后自动寻找zigbee网络并加入，加入网络之后将信息发送给协调器，协调器接收到信息就通过串口发送给PC机进行保存并显示。
图21 系统总体设计框图
2.2 单片机主芯片选择
一、CC2530芯片简介
CC2530是一种完全兼容8051内核同时支持2.4G的IEEE 802.15.4 、ZigBee和RF4CE应用的真正的系统级芯片（SoC）解决方案，是以材料非常低的总成本建立强大的网络节点，系统内可编程闪存，优良的RF收发器，8KB的RAM和其他许多其他强大功能，CC2530有四种不同的Flash版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB闪存，还特别适用于功耗要求很低的系统，同时CC2530转换时间短的操作模式进一步确保了低能源消耗。
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