基于ZigBee温湿度采集系统
基于zigbee的温湿度系统检测控制设计
基于zigbee的温湿度系统检测控制设计基于Zigbee的温湿度系统检测控制设计可以分为以下几个步骤：1. 硬件选择：选择适用于Zigbee通信的温湿度传感器和控制器。
常见的温湿度传感器有DHT11、DHT22等，控制器可以选择Zigbee模块集成的单片机或开发板。
2. 系统架构设计：设计系统的整体架构，包括传感器节点、网关节点和控制节点。
传感器节点负责采集温湿度数据，网关节点负责接收传感器数据并将其发送给控制节点，控制节点根据接收到的数据进行温湿度控制。
3. 通信协议选择：选择适用于Zigbee的通信协议，常见的有Zigbee 3.0、Zigbee PRO等。
根据需求选择合适的协议版本。
4. 网络拓扑设计：设计Zigbee网络的拓扑结构，可以选择星型、网状或混合结构。
根据实际情况确定传感器节点、网关节点和控制节点的位置和数量。
5. 软件开发：根据硬件选择和系统架构设计，进行软件开发。
传感器节点需要编写采集温湿度数据的程序，网关节点需要编写接收传感器数据并发送给控制节点的程序，控制节点需要编写根据接收到的数据进行温湿度控制的程序。
6. 系统测试和调试：完成软件开发后，进行系统测试和调试。
测试传感器节点、网关节点和控制节点之间的通信是否正常，测试温湿度数据的准确性和控制节点的响应速度。
7. 系统部署和应用：完成系统测试和调试后，部署系统到实际应用环境中。
根据实际需求进行系统配置和参数设置，监测温湿度数据并进行相应的控制操作。
需要注意的是，以上步骤只是一个基本的设计流程，具体的实现细节和功能需求会根据实际情况有所不同。
在设计过程中，还需要考虑安全性、稳定性和可扩展性等因素，以确保系统的可靠性和可用性。
基于ZigBee技术的温湿度数据采集系统设计毕业设计
毕业设计基于ZigBee技术的温湿度数据采集系统设计摘要:本设计提出了一种利用新型低功率、低成本的ZigBee无线网络技术来实现分布式温湿度检测系统的方法。
该方法采用了一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器芯片SHT11来对温湿度进行数据采集，并采用符合ZigBee标准的CC2430射频芯片作为传感器节点的数据采集和处理单元。
在IAR开发环境下编写和编译传感器节点程序，实现了无线传感器网络采集温湿度信号及传感器节点之间的数据传输功能。
本设计对无线传感器网络化农业工业等温湿度数据采集系统进行了测试和应用性试验，结果表明该系统各项技术性能指标达到设计要求，具有推广和应用价值。
关键词:ZigBee，温湿度，SHT11，CC2430，无线传感网络，数据采集Abstract:This paper proposes a method to realize the distributed detection system of temperature and humidity using zigbee wireless network technology which is new low-power, low cost. The method collects data on temperature and humidity by using a single chip relative humidity and temperature multi sensor comprising a calibrated digital output, using the line with zigbee standard CC2430 radio chip as the sensor nodes in data collection. After writing and compiling procedures in the IAR development environment, sensor nodes achieve a wireless sensor network by collecting temperature and humidity signals and transmission data between nodes. The design makes the application experiment on wireless sensor networks of agricultural industrial temperature and humidity data acquisition system, the results show that the technical performance indicators meet the design requirement with the promotion and application value.Keyword: ZigBee, Temperature and humidity, SHT11, CC2430, Wireless sensor networks, Data acquisition目录1 前言 (5)2 无线传感器网络 (5)2.1 无线传感器网络体系结构 (6)2.2 无线传感器网络特点 (7)2.3 无线传感网络的发展趋势 (8)3 Zigbee技术简介 (9)3.1 Zigbee技术的由来 (9)3.2 Zigbee的技术特点 (9)3.3 Zigbee协议栈 (10)3.4 Zigbee网络拓扑结构 (11)4 系统总体方案设计 (12)4.1 系统总体框架 (12)4.2 无线传感网络节点设计 (12)4.3 系统设计芯片的选择 (13)4.3.1 SHT11介绍 (13)4.3.2 CC2430介绍 (16)4.3.3 RS-485 (17)5 系统的硬件设计 (18)5.1 采集单元设计 (18)5.2 CC2430单元设计 (20)5.2.1 处理器单元设计 (20)5.2.2 通讯模块设计 (21)5.2.3 天线 (21)6 系统的软件设计 (22)7 系统测试 (23)7.1 系统测试结果 (25)7.1.1 组网测试结果 (25)7.1.2 数据传输及显示测试结果 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)1 前言目前的环境状况逐渐恶化，已引起人们广泛的关注。
基于ZigBee的温湿度采集系统设计
基于ZigBee的温湿度采集系统设计近年来，随着无线通信网络技术的飞速发展，人们不需要花费高成本和进行复杂的布线，就能实现系统组网和数据通信。
而ZigBee无线传感器网络因其低功率、低成本的特性，受到了科学爱好者和人们的广泛的关注。
它作为ZigBee 技术和传感器技术相结合的产物，能组建ZigBee无线传感器网络，实现点与点之间的通信。
本设计采用符合ZigBee标准的CC2530作为传感器节点的数据采集和处理单元，并采用了温湿度复合传感器芯片DHT11进行温湿度进行数据采集。
在IAR开发环境下进行传感器节点程序的编写，实现无线传感器网络对温湿度信号的采集，并实现传感器节点之间的数据传输功能。
标签：ZigBee DHT11 CC2530 无线传感网络温湿度数据采集一、温湿度采集系统的总体设计协调器上电后，能够建立ZigBee无线网络，接着终端节点能查找并自动加入该ZigBee无线网络中，这时就建立起了协调器和终端节点的通信。
终端节点能够定时的采集温湿度数据，并将其通过网络发送给协调器，协调器收到温湿度数据后，通过RS232通信串口传输上到PC机。
系统设计原理图如图3-1：图1-1 系统设计原理图1.无线传感器网络节点设计针对ZigBee无线传感器网络的功能和组成，将传感器节点大致分成如下几个部分：采集单元、处理单元、通讯单元、电源单元。
无线传感器网络节点的模块如图1-2：图1-2 无线传感器网络节点的模块2.系统设计的主要任务2.1硬件平台的搭建：基于符合ZigBee标准的CC2530和温湿度传感器DHT11相结合，实现系统对温湿度的采集、存储和收集功能，并通过RS232与PC机相联，把收集到的温湿度数据传输到PC机中进行分析处理。
2.2软件平台的搭建：在IAR开发环境下进行传感器节点程序的编写和编译，实现无线传感器网络对温湿度数据的采集，还能实现传感器节点之间的数据传输功能。
二、温湿度采集系统的硬件设计1.系统采集单元设计鉴于本实验测量环境的特殊要求，需要对温湿度高精确度的测量和长期的保持工作。
基于ZigBee技术的温湿度数据采集系统设计毕业设计
毕业设计基于ZigBee技术的温湿度数据采集系统设计摘要:本设计提出了一种利用新型低功率、低成本的ZigBee无线网络技术来实现分布式温湿度检测系统的方法。
该方法采用了一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器芯片SHT11来对温湿度进行数据采集，并采用符合ZigBee标准的CC2430射频芯片作为传感器节点的数据采集和处理单元。
在IAR开发环境下编写和编译传感器节点程序，实现了无线传感器网络采集温湿度信号及传感器节点之间的数据传输功能。
本设计对无线传感器网络化农业工业等温湿度数据采集系统进行了测试和应用性试验，结果表明该系统各项技术性能指标达到设计要求，具有推广和应用价值。
关键词:ZigBee，温湿度，SHT11，CC2430，无线传感网络，数据采集Abstract:This paper proposes a method to realize the distributed detection system of temperature and humidity using zigbee wireless network technology which is new low-power, low cost. The method collects data on temperature and humidity by using a single chip relative humidity and temperature multi sensor comprising a calibrated digital output, using the line with zigbee standard CC2430 radio chip as the sensor nodes in data collection. After writing and compiling procedures in the IAR development environment, sensor nodes achieve a wireless sensor network by collecting temperature and humidity signals and transmission data between nodes. The design makes the application experiment on wireless sensor networks of agricultural industrial temperature and humidity data acquisition system, the results show that the technical performance indicators meet the design requirement with the promotion and application value.Keyword: ZigBee, Temperature and humidity, SHT11, CC2430, Wireless sensor networks, Data acquisition目录1 前言 (5)2 无线传感器网络 (5)2.1 无线传感器网络体系结构 (6)2.2 无线传感器网络特点 (7)2.3 无线传感网络的发展趋势 (8)3 Zigbee技术简介 (9)3.1 Zigbee技术的由来 (9)3.2 Zigbee的技术特点 (9)3.3 Zigbee协议栈 (10)3.4 Zigbee网络拓扑结构 (11)4 系统总体方案设计 (12)4.1 系统总体框架 (12)4.2 无线传感网络节点设计 (12)4.3 系统设计芯片的选择 (13)4.3.1 SHT11介绍 (13)4.3.2 CC2430介绍 (16)4.3.3 RS-485 (17)5 系统的硬件设计 (18)5.1 采集单元设计 (18)5.2 CC2430单元设计 (20)5.2.1 处理器单元设计 (20)5.2.2 通讯模块设计 (21)5.2.3 天线 (21)6 系统的软件设计 (22)7 系统测试 (23)7.1 系统测试结果 (25)7.1.1 组网测试结果 (25)7.1.2 数据传输及显示测试结果 (25)结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)1 前言目前的环境状况逐渐恶化，已引起人们广泛的关注。
基于ZigBee的温湿度监控系统设计
基于ZigBee的温湿度监控系统设计推荐关键词：温湿度监控系统/粮情测控系统粮食是人类赖以生存的基本物质，是关系国计民生的重要物质，目前我国地方各大粮库的温湿控制，主要采用干温度表、毛发湿度计、双金属式测量计、湿度测试纸等测量器材进行人工检测。
ZigBee技术具有节点能耗低、成本低、应用简单、组网能力强等优点。
基于以上优点，本文提出了基于ZigBee 的无线传感器网络的粮仓环境检测系统。
1 系统框架设计本文采用ZigBee 技术的无线传感器网络，通过传感器采集粮仓的温湿度，并把数据传输到无线通信节点中。
在系统中，每个粮仓安置几个发送模块作为路由器使用，通过路由器把数据无线发送到协调器中，协调器通过RS232 与上位机进行通讯，实现对粮仓环境温湿度的监控。
同时系统也对粮堆温度的现场测量，不仅在现场显示，供现场工作人员监控粮堆的温度，而且通过无线节点发送到协调器，在上位机中显示。
图1 为系统的结构示意图。
系统中存在一个节点作为协调器节点，完成网络组建、路由功能。
粮堆内节点只作为终端节点，之间互相不通信，因此采用半功能节点（RFD），完成粮堆温度采集及发送。
而粮仓节点采用全功能节点（FFD），之间可以互相通信并附带路由器功能，完成网络通信及温湿度采集。
图1 基于ZigBee 的粮仓温湿度监控系统结构示意图2 温湿度监控系统硬件设计2. 1 粮仓节点无线传感器节点由数据采集、数据处理、无线通信和能量供应四个模块组成，节点结构如图2 所示。
数据采集模块负责温湿度信息采集和数据转换；数据处理模块由微控制器组成，负责控制整个传感器节点的操作和数据存储；无线通信模块由无线收发器组成，负责与其他传感器节点进行通信，能量供应模块为系统其他的三个部分提供能量。
SHT11是瑞士Sensirion 公司推出的基于CMOSensTM 技术的新型温湿度传感器。
而CC2430 芯片为Chipcon 公司生产的2. 4GHz射频系统级芯片，是一款真正符合IEEE802.15. 4 标准的片上ZigBee 产品。
基于ZigBee的温湿度监测系统设计
理图如图1:图1系统设计原理图大部分组成,传感器节点的基本结构如图2:图2传感器节点的基本结构温湿度采集系统的节点设计协调器的程序设计协调器的任务主要是组建ZigBee网络、允许终端节点加入网络绑定终端节点、将温湿度数据传给PC机。
协调器加电后选定信道后将完成初始化和建立网络的任务,包括协调器地址的设定和其他一些网络参数的设定。
当有节点加入网如果其发送的信息都正确,协调器将允许其加入网络16位的短地址和相关的网络参数。
如果协调器收到了节点的绑定请求,协调器要响应节点的绑定请求。
对接收到的数据数据的同时,协调器还要通过通讯串口RS232将数据发送给来检测测量的结果是否符合设计要求。
协调器的程序流程图如图图3协调器的程序流程图终端节点的程序设计终端节点的主要任务是进行加入网络、请求绑定、数据测量以及Science&Technology Vision科技Science &Technology Vision科技视界情发生的情况下,系统进入低耗模式。
终端节点的程序流程图如图图4终端节点的程序流程图温湿度采集系统的测试实验平台的组建硬件平台:PC 机一台、4个终端节点、1个协调器。
软件平台:IAR 软件集成开发环境、ZigBee 协议栈。
协调器采用持续电源供电,终端节点采用电池供电。
终端节点只与协调器通信。
在PC 机上安装IAR 通过仿真接口JATG 将程序下载到CC2530中,协调器通过串口与把终端节点采集到的数据发送给PC 机数据传输及显示测试结果在终端节点和协调器建立绑定关系后,终端节点会启动温湿度采终端节点周期性的采集数据,将数据发送给协调器过串口发送给PC 机,在PC 机上显示出来。
PC 机上显示的结果如图5:图5显示的结果结果显示,终端节点可以周期性的采集数据,并通过无线网络发送给协调器,在PC 上显示出检测结果。
5结论本文基于新型低功率、低成本的ZigBee 无线网络技术提出分布式温湿度检测系统的方法。
基于ZigBee的温湿度测量
《无线传感器网络原理与应用》项目设计项目课题：基于Zigbee的温湿度测量院系：专业：项目经理：学号：副经理：学号：项目成员：学号：项目成员：学号：项目成员：学号：项目成员学号：项目成员学号：项目成员学号：2014 年 12月目录摘要 (2)Abstract (4)一．无线传感器网络 (6)1.1 无线传感器网络 (6)1.2无线传感器网络应用现状 (7)1.3无线传感器网络未来展望 (7)二．Zigbee技术 (8)三．Zigbee协议介绍 (8)3.1 Zigbee协议栈结构 (8)3.2 Zigbee网络拓扑结构 (10)3.3 Z-Stack协议栈介绍 (11)3.3.1网络寻址 (11)3.3.2绑定 (13)3.3.3路由协议 (14)3.3.4消息发送函数 (14)3.3.5网络的组建过程 (15)3.3.6消息接收函数 (15)3.4本章小结 (16)四．系统的整体介绍 (16)五．系统硬件介绍 (17)5.1主要硬件简介 (17)5.2温湿度传感器模块电路原理图 (19)5.3数据汇聚模块（协调器） (21)六．软件设计实现 (21)6.1上位机（PC机）监控界面 (22)6.2模块的软件设计 (22)6.2.1数据汇聚模块（协调器）的软件设计 (25)6.2.2温湿度传感器模块（终端节点）的软件设计 (29)6.3 本章小结 (32)七．总结 (32)7.1 总结 (32)7.2展望 (33)参考文献 (34)基于Zigbee的温湿度测量摘要随着生产技术的发展，温湿度数据检测技术广泛应用于工业远程控制系统，并逐步显示出远程和网络的特性。
传统的温湿度采集系统，主要方式是有线连接节点，此方法的特点是布局复杂和可扩展性差。
事实上，在某些领域有线连接方式甚至不能应用。
因此，最理想的方法是采用无线连接收集和传送数据。
作为新兴的短距离，低功耗低成本的无线通信技术，zigbee已广泛应用于工业控制，消费性电子，家电自动化，医疗监控等领域。
基于ZigBee技术的温度数据采集监测系统的设计
基于ZigBee技术的温度数据采集监测系统的设计一、概述随着物联网技术的飞速发展，无线传感器网络在工业生产、环境监测、智能农业等领域得到了广泛应用。
温度数据采集作为基础且关键的环境参数之一，对于保障生产安全、提高生产效率、实现智能化管理具有重要意义。
ZigBee技术作为一种短距离、低功耗的无线通信技术，凭借其低成本、易部署、高可靠性等特点，已成为无线传感器网络的主流技术之一。
本文旨在设计一种基于ZigBee技术的温度数据采集监测系统。
该系统利用ZigBee无线传感器网络采集环境温度数据，通过数据传输和处理，实现对温度信息的实时监测和分析。
系统设计注重实用性和可靠性，力求在保证数据准确性的同时，降低成本和提高效率。
本论文的主要内容包括：对ZigBee技术和无线传感器网络进行概述，分析其在温度数据采集监测系统中的应用优势详细阐述系统设计的整体架构，包括硬件选型、软件设计、网络通信协议等方面对系统的关键技术和实现方法进行深入探讨，如数据采集、传输、处理及显示等通过实验验证系统的性能和稳定性，并对实验结果进行分析和讨论。
本论文的研究成果将为无线传感器网络在温度数据采集监测领域的应用提供有益参考，对推动相关行业的技术进步和产业发展具有积极意义。
1.1 研究背景随着物联网技术的飞速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）在环境监测、工业控制、智能农业等领域得到了广泛的应用。
作为WSN的关键技术之一，ZigBee技术因其低功耗、低成本、短距离、低速率、稳定性好等特点，成为实现WSN的重要手段。
温度数据采集监测系统作为WSN的一个重要应用，通过对环境温度的实时监测，为生产生活提供准确的数据支持，对于保障生产安全、提高生活质量具有重要意义。
传统的温度数据采集监测系统多采用有线方式，存在布线复杂、扩展性差、维护困难等问题。
为了解决这些问题，基于ZigBee技术的无线温度数据采集监测系统应运而生。
基于ZigBee的温湿度无线采集系统设计
0 引言相比较红外和蓝牙等其它无线技术，ZigBee技术的特点更加适合温度、湿度监测系统。
ZigBee以其低功耗、高可靠性、低成本等突出优点在各类环境监测中的应用越来越广泛。
文中将ZigBee技术应用于无线温、湿度采集系统的设计，设计出一种低成本、低功耗、高可靠性的能够适用于温室大棚、粮库等多种场合的无线温、湿度采集系统。
1 ZigBee技术和CC25301.1 ZigBee技术的特点ZigBee技术是基于 IEEE802.15.4 标准的无线传输协议。
ZigBee具有以下几个特点。
(1) 工作频段灵活2.4GHz是我国ZigBee无线通信使用的频段，具有250kb/s的传输速率，可免费使用。
此外，ZigBee无线通信频段的变换也不用注册直接能使用，而且不同的ZigBee网络被允许在同一个区域共同存在，还不会互相干扰。
(2) 对 MCU 的资源要求低ZigBee技术的协议简单，对 MCU 资源要求较低，因此常用于成本较低的场合。
(3) 数据传输安全可靠ZigBee提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用ACL （Access Contorl List）即接入控制清单以防止非法获取数据、采用AES-28（高级加密标准）的对称密码，从而使其安全属性可以灵活确定。
(4) 功耗低ZigBee只有1mW的发射功率，工作在休眠的低功耗待电模式时，2节普通5号干电池就可以支持一个节点工作半年到两年，甚至更长时间。
这是ZigBee最突出的优势。
(5) 网络结构灵活、高容量ZigBee可以采用星状、片状、网状等网络结构。
一个主节点管理若干子节点，节点之间可以接力，最多可组成65000个节点的大网。
[1]1.2 ZigBee协议栈的结构介绍ZigBee协议栈的结构图，如图1所示。
1.3 CC2530模块CC2530是TI（德州仪器）新一代SOC，兼容IEEE 802.designed in view of the high power consumption, poor expansibility and high maintenance cost of the traditional temperature and humidity detection system� CC2530 is used as the main control device and the temperature and humidity sensor SHT11 is used to collect the temperature and humidity� The hardware circuit and software flow are given� The system has the advantages of low power consumption, stable performance, low cost, good expansibility and large network capacity�Keywords: ZigBee technology；WSN ； Temperature and humidity sensor； CC2530基金项目：河南省教育厅科学技术研究重点项目“基于无线传感网络技术的温室大棚智能监控系统设计及关键技术研究”（16A510030）。
基于ZigBee无线网络的温湿度监测系统
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基于ZigBee的远程无线仓库温湿度环境智能监测系统设计共3篇
基于ZigBee的远程无线仓库温湿度环境智能监测系统设计共3篇基于ZigBee的远程无线仓库温湿度环境智能监测系统设计1一、系统概述随着仓库技术的不断发展，现代仓库已经不再是简单的存储场所，而是一个充满了各种设备、智能系统和软件的物流中心，仓库储存的货物多种多样，需要保证货物在合适的温湿度环境下存储，以确保货物的安全保存。
本文将基于 ZigBee 技术，设计一个远程无线仓库温湿度环境智能监测系统。
二、系统组成1.传感器模块由于仓库储存的货物种类多种多样，对环境条件的要求也不尽相同，比如药品需要相对恒定的温度和湿度，而食品则需要严格控制温度和湿度，因此需要选用不同的传感器来监测不同的环境参数。
本系统主要包括温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等多个传感器，通过ZigBee 无线传输技术将检测到的环境数据传输至下位机。
传感器模块同时还负责环境数据的采集和处理，确保数据的可靠性和准确性。
2.ZigBee模块ZigBee 是一种短距离、低功率消耗、低速、低成本的无线通信技术，是一种面向控制和监测应用的无线通信技术。
ZigBee 模块主要负责实现无线传输和数据通信的功能，将传感器采集到的数据通过无线信号传输到上位机，具有可靠性高、适用范围广、安全性强等优点。
3.上位机上位机主要负责数据的接收、处理和存储，通过图表和曲线的形式展示当前环境参数的变化情况。
上位机可以远程实现对仓库环境的监测和控制，提高了仓库环境的智能化水平。
上位机同时还负责对环境参数设定阈值，并在达到阈值时触发报警。
三、系统原理本系统通过 ZigBee 传感器网络，实现对远程仓库的环境参数进行智能监测。
各个传感器将检测到的数据采集并处理后，通过 ZigBee 通信模块传输到上位机。
上位机接收到数据后，进行分析、处理然后通过图表和曲线的方式展示出来。
用户可以在上位机界面通过设定阈值来实现对环境的远程控制，当环境参数达到预设的阈值时，系统会自动触发报警，用户可第一时间得知环境的变化。
基于ZigBee技术的无线温、湿度监测系统的设计与实现
基于ZigBee技术的无线温、湿度监测系统的设计与实现摘要：本文基于ZigBee技术，设计并实现了一种无线温、湿度监测系统。
该系统利用ZigBee无线通信技术，实现了温、湿度采集节点与上位机之间的数据传输。
通过对系统的设计与实现，验证了该系统在温、湿度监测方面的可行性和实用性。
1. 引言温度和湿度是影响人们生活和工作环境的重要参数。
传统的温、湿度监测系统通常需要使用大量的有线传感器，并且数据传输受到限制。
为了解决这些问题，本文基于ZigBee无线通信技术，设计了一种无线温、湿度监测系统。
2. 系统设计本系统由温、湿度采集节点和上位机组成。
温、湿度采集节点使用ZigBee无线传感器节点，通过温度和湿度传感器采集环境数据，并将数据通过ZigBee无线通信模块发送给上位机。
上位机通过ZigBee无线通信模块接收数据，并将数据显示在界面上。
3. 系统实现温、湿度采集节点采用ATmega128单片机作为主控制器，通过I2C总线连接温度和湿度传感器，实现对环境数据的采集。
同时，采集节点还集成了ZigBee无线通信模块，通过UART接口与主控制器进行通信。
上位机使用PC机作为主控制器，通过ZigBee无线通信模块接收温、湿度采集节点发送的数据。
上位机通过串口与ZigBee模块进行通信，并将接收到的数据显示在界面上。
用户可以实时监测温度和湿度的变化，并进行相应的调整。
4. 系统测试通过对系统的测试，验证了该系统的可行性和实用性。
实验结果表明，该系统能够准确地采集温、湿度数据，并且稳定性良好。
同时，系统的响应速度也较快，能够满足实时监测的需求。
5. 结论本文基于ZigBee技术，设计并实现了一种无线温、湿度监测系统。
该系统具有无线传输、实时监测和稳定性良好等特点，能够满足温、湿度监测的需求。
未来可以进一步优化该系统，提高传输速率和扩展监测范围，以满足更多应用场景的需求。
基于zigbee的温湿度系统检测控制设计
基于Zigbee 的温湿度系统检测控制设计可以实现远程监测和控制温度和湿度的功能。
下面是一个基本的设计方案：
1. 硬件选型：选择支持Zigbee 通信协议的温湿度传感器和Zigbee 网络通信模块。
2. 传感器连接：将温湿度传感器与Zigbee 模块进行连接，通常使用串口或其他接口进行数据传输。
3. Zigbee 网络搭建：配置Zigbee 网络，包括协调器（Coordinator）、路由器（Router）和终端设备（End Device），确保设备之间可以进行无线通信。
4. 数据采集和传输：温湿度传感器采集环境数据，并通过Zigbee 网络将数据发送到协调器。
5. 数据处理和存储：协调器接收到传感器数据后进行处理，并可以将数据存储在本地或云端数据库中。
6. 远程监测：用户可以通过手机应用或电脑登录系统，远程监测温湿度数据，以便实时了解环境状态。
7. 控制功能：用户可以通过远程控制界面设置温湿度的目标值，并将控制指令发送到协调器，协调器再将指令传输给相应的终端设备进行控制操作。
8. 报警功能：当温湿度超过预设范围时，系统可以触发报警，例如发送短信或推送警报信息给用户。
总体而言，基于Zigbee 的温湿度系统检测控制设计能够实现远程监测和控制温湿度的功能，提供了便捷的数据获取和远程操作，适用于家庭、办公室、工业环境等多个场景。
基于ZigBee技术的温湿度采集系统
0 引言温度和湿度作为环境监测的一项重要指标，对生产、生活有着重大影响。
本文利用ZigBee 无线传输技术，采集温湿度指标。
以CC2530为主芯片，使用数字温湿度传感器采集数据，采用串口传输实现上位机和下位机之间的通信，并利用闭环反馈确保系统稳定性[1-6]。
1 主要研究内容图1 系统框图本设计可实现周围环境温度与湿度的采集、传输、显示等。
硬件部分包含微处理器芯片、温湿度传感器、显示屏和步进电机等；软件部分利用监测软件进行数据的显示，最终实现的功能如下：（1）数据采集：利用温湿度传感器采集周围环境中的相关数据。
（2）数据传输：终端设备利用无线通讯协议将数据信息传送给协调器，协调器通过USB 串口上传到上位机。
（3）数据显示：串口传输的数据在上位机中数字化显示并提供信息保存功能。
（4）反馈调节：当数据信息超出设定范围时，反馈系统自动运行以保持系统稳定性。
（5）系统测试：实时获取数据后，对其进行分析、评估，验证系统的基本功能。
2 系统硬件设计2.1 CC2530核心模块设计CC2530芯片是美国德州仪器公司研发的新一代ZigBee 片上系统解决方案，建立在基于IEEE802.15.4标准协议之上。
CC2530核心模块由主控芯片CC2530和外围设备组成，是ZigBee 节点的核心部分。
它集成RF 收发器的优良性能，增强型8051内核，8KB RAM 等强大功能[7-12]。
2.2 温湿度传感器模块接口设计本设计采用DHT11温湿度传感器，其包含一个电阻式感湿元件和NTC 测温元件，并与高性能8位单片机相连。
该传感器性能稳定、响应快，抗干扰能力强，性价比高。
测量范围是：温度0－50℃，湿度20%~90%；测温精度±2℃，测湿精度±5%，分辨力为1[13-15]。
传感器为4针单排引脚封装，引脚说明见表1。
to realize the communication between host computer and slave computer, and design the test interface with LabView. The experiment results show that the effective transmission distance can reach 50 meters without obstacles, confirming the feasibility of the scheme�Keywords ：ZigBee; data acquisition; LabView; serial port transmission; experiment基金项目：2018年度无锡科技职业学院校级基金指南项目”基于Arduino 的智能平衡车实验平台开发”(RJ18013)。
基于ZigBee的智能家居温湿度控制系统
关键词：无线传感器网络；ZigBee；数据采集；Z-Stack
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组号：06专业方向课程设计报告题目学院专业班级学号学生姓名指导教师摘要：ZigBee技术是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术。
它是一种介于无限标记技术和蓝牙之间的技术提案，主要用于近距离无线连接。
本设计基于ZigBee技术，结合TI z-stack无线传感协议，实现对温湿度等物理量的检测。
将温湿度传感器DHT11采集来的数据，通CC2530做数据处理并利用ZigBee的无线发送模块，将温湿度信息发送出去。
经过ZigBee接收模块接收数据，再通过CC2530做数据处理，将温度信息通过显示屏显示出来，从而完成对温湿度的无线采集。
关键词：ZigBee；无线温湿度采集； CC2530；1.系统硬件设计1.1系统整体介绍本设计所实现的无线温湿度采集系统以CC2530为核心，通过温度传感器DHT11、单片机、Zigbee无线模块，完成对温度的采集与显示。
首先利用温湿度采集系统完成温湿度的采集，然后利用数据转换模块完成了I/O口数据与串口数据的转换，再通过无线发送与接收模块完成数据的无线发、收，最终通过温湿度显示模块完成了显示温湿度传感器所采集的温湿度值。
系统框图如下所示：图1-1 温湿度采集系统框图1.2传感器DHT11 温湿度采集DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。
传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。
因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。
校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测型号的处理过程中要调用这些校准系数。
单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。
超小的体积、极低的功耗.1.2.1技术参数图1-2 DHT11引脚1.3ZigBee协议1.3.1ZigBee概述ZigBee一词来源于蜜蜂赖以生存的通信方式Zigzag形状的舞蹈，是一种低成本、低功耗的近距离无线组网通信技术。
ZigBee协议是基于IEEE 802.15.4标准的，由IEEE 802.15.4和ZigBee联盟共同制定。
IEEE 802.15.4工作组制定ZigBee协议的物理层（PHY）和媒体访问控制层（ MAC层）协议。
ZigBee联盟成立用于2002年，定义了ZigBee协议的网络层（NWK）、应用层（APL）和安全服务规范。
协议栈结构如图1-3。
应用层（含应用接口用户层）安全层ZigBee联盟网络层MAC层IEEE 802.15.4物理层图1-3 ZigBee协议栈结构ZigBee协议由物理层(PHY)、介质访问控制子层(MAC)、网络层(NWK)，应用层(APL)及安全服务提供层(SSP)五块内容组成。
其中PHY层和MAC层标准由IEEE 802.15.4标准定义，MAC层之上的NWK层，APL层及SSP层，由ZigBee联盟的ZigBee标准定义。
APL层由应用支持层(APS)，应用框架(AF)以及ZigBee设备对象(ZDO)及ZDO管理平台组成。
PHY层定义了无线射频应该具备的特征，提供了868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2400MHz-24835MHz三种不同的频段，分别支持20kbps、40kbps和250kbps的传输速率，1个、10个以及16个不同的信道Ⅲ。
ZigBee的传输距离与输出功率和环境参数有关，一般为10～100米之间。
PHY层提供两种服务：PHY层数据服务和PHY层管理服务，PHY层数据服务是通过无线信道发送和接收物理层协议数据单元(PPDU)，PHY层的特性是激活和关闭无线收发器、能量检测、链路质量指示、空闲信道评估、通过物理媒介接收和发送分组数据。
MAC层使用CSMA-CA冲突避免机制对无线信道访问进行控制，负责物理相邻设备问的可靠链接，支持关联(Association)和退出关联(Disassociation)以及MAC层安全。
MAC层提供两种服务：MAC层数据服务和MAC层管理服务，MAC层数据服务通过物理层数据服务发送和接收MAC层协议数据单元(MPDU)。
MAC层的主要功能是：进行信标管理、信道接入、保证时隙(GTS)管理、帧确认应答帧传送、连接和断开连接。
NWK层提供网络节点地址分配，组网管理，消息路由，路径发现及维护等功能。
NWK层主要是为了确保正确地操作IEEE 802.15.4．2003MAC子层和为应用层提供服务接口。
NWK 层从概念上包括两个服务实体：数据服务实体和管理服务实体。
NWK层的责任主要包括加入和离开一个网络用到的机制、应用帧安全机制和他们的目的地路由帧机制，ZigBee协调器的网络层还负责建立一个新的网络。
ZigBee应用层包括应用支持子层(APS子层)、应用框架(AF)和ZigBee设备对象(ZDO)。
APS子层负责建立和维护绑定表，绑定表主要根据设备之间的服务和他们的需求使设备相互配对。
ZigBee的应用框架(AF)为各个用户自定义的应用对象提供了模板式的活动空间，并提供了键值对(KVP)服务和报文(MSG)服务供应用对象的数据传输使用。
一个设备允许最多240个用户自定义应用对象，分别指定在端点l至端点240上。
ZDO可以看成是指配到端点O上的一个特殊的应用对象，被所有ZigBee设备包含，是所有用户自定义的应用对象调用的一个功能集，包括网络角色管理，绑定管理，安全管理等。
ZDO负责定义设备在网络中的角色(例如是ZigBee协调器或者ZigBee终端设备)、发现设备和决定他们提供哪种应用服务，发现或响应绑定请求，在网络设备之间建立可靠的关联。
安全服务提供者SSP(Security Service Provider)向NWK层和APS层提供安全服务。
ZigBee协议层与层之间是通过原语进行信息的交换和应答的。
大多数层都向上层提供数据和管理两种服务接口，数据SAP(Service Access Point)和管理SAP(Service Access Point)。
数据服务接口的目标是向上层提供所需的常规数据服务，管理服务接口的目标是向上层提供访问内部层参数、配置和管理数据的机制。
1.3.2ZigBee网络基础ZigBee网络基础主要包括设备类型，拓扑结构和路由方式三方面的内容，ZigBee标准规定的网络节点分为协调器（Coordinator）、路由器(Router)和终端节点（End Device）。
节点类型是网络层的概念，反映了网络的拓扑形式。
ZigBee网络具有三种拓扑形式：星型拓扑、树型拓扑、网状拓扑。
1.3.3ZigBee工作模式ZigBee网络的工作模式可以分为信标(Beacon)模式和非信标(Non-beacon)模式两种。
信标模式可以实现网络中所有设备的同步工作和同步休眠，以达到最大限度地节省功耗，而非信标模式只允许ZE进行周期性休眠，协调器和所有路由器设备长期处于工作状态。
在信标模式下，协调器负责以一定的间隔时间(一般在15ms--4mins之间)向网络广播信标帧，两个信标帧发送间隔之间有16个相同的时槽，这些时槽分为网络休眠区和网络活动区两个部分，消息只能在网络活动区的各个时槽内发送。
非信标模式下，ZigBee标准采用父节点为子节点缓存数据，终端节点主动向其父节点提取数据的机制，实现终端节点的周期性(周期可设置)休眠。
网络中所有的父节点需要为自己的子节点缓存数据帧，所有子节点的大多数时间都处于休眠状态，周期性的醒来与父节点握手以确认自己仍处于网络中，并向父节点提取数据，其从休眠模式转入数据传输模式一般只需要15ms。
1.3.4 ZigBee 无线组网及数据通信ZigBee通信协议采用分层结构,节点通过在不同层上的特定服务来完成所要执行的各种任务。
本系统采用TI 提供的ZigBee2006 协议栈Z-Stack,在IEEE 802.15.4 标准物理层(PHY)和媒体访问控制层(MAC)基础上增加了网络层、应用层和安全服务规范,是一种较好的无线传感网络组建方案。
ZigBee 设备类型按网络功能分为三种:协调器、路由器、终端。
由于本系统采用星型网络拓扑结构,所以只存在协调器和终端两种设备。
本系统中主节点被初始化为网络协调器。
协调器包含所有的网络消息, 存储容量最大、计算能力最强。
它的功能是发送网络信标、建立网络、管理网络节点、存储网络节点信息、收发信息。
从节点被初始化为无信标网络中的终端设备。
上电复位后,即开始搜索指定信道上的网络协调器,并发出连接请求。
建立连接成功后,数据从括从节点编号,CC2530的I/O口编号以及此温度传感器的编号,后2个字节为温度采集数据。
主节点收到数据包后, 对数据进行分析处理, 把从节点上的温度传感器的数据采集值进行转换,得到实际的温度值,然后发送给上温度显示部分。
1.4CC2530芯片1.4.1 CC2530概述CC2530是一颗真正的系统芯片(SoC)CMOS解决方案。
这种解决方案能够提高性能并满足以ZigBee为基础的2.4GHzISM波段应用，及对低成本，低功耗的要求。
它结合一个高性能2.4GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。
图3-3 CC2530引脚排列图引脚名称引脚引脚类型描述AVDD1 28 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接AVDD2 27 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接AVDD3 24 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接AVDD4 29 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接AVDD5 21 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接AVDD6 31 电源（模拟） 2-V–3.6-V 模拟电源连接DCOUPL 40 电源（数字） 1.8V 数字电源去耦。
不使用外部电路供应。
DVDD1 39 电源（数字） 2-V–3.6-V 数字电源连接DVDD2 10 电源（数字） 2-V–3.6-V 数字电源连接GND - 接地接地衬垫必须连接到一个坚固的接地面。
GND 1，2，3，4 未使用的引脚连接到GNDP0_0 19 数字I/O 端口0.0P0_1 18 数字I/O 端口0.1P0_2 17 数字I/O 端口0.2P0_3 16 数字I/O 端口0.3P0_4 15 数字I/O 端口0.4P0_5 14 数字I/O 端口0.5P0_6 13 数字I/O 端口0.6P0_7 12 数字I/O 端口0.7P1_0 11 数字I/O 端口1.0-20-mA 驱动能力P1_1 9 数字I/O 端口1.1-20-mA 驱动能力P1_2 8 数字I/O 端口1.2P1_3 7 数字I/O 端口1.3P1_4 6 数字I/O 端口1.4P1_5 5 数字I/O 端口1.5P1_6 38 数字I/O 端口1.6P1_7 37 数字I/O 端口1.7P2_0 36 数字I/O 端口2.0P2_1 35 数字I/O 端口2.1P2_2 34 数字I/O 端口2.2P2_3 33 数字I/O 模拟端口2.3/32.768 kHz XOSCP2_4 32 数字I/O 模拟端口2.4/32.768 kHz XOSCRBIAS 30 模拟I/O 参考电流的外部精密偏置电阻RESET_N 20 数字输入复位，活动到低电平RF_N 26 RF I/O RX 期间负RF 输入信号到LNARF_P 25 RF I/O RX 期间正RF 输入信号到LNAXOSC_Q1 22 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚1或外部时钟输入XOSC_Q2 23 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚2CC2530包括了1个高性能的2.4 GHz DSSS（直接序列扩频）射频收发器核心和1个8051控制器，它具有32/64/128 kB可选择的编程闪存和8kB的RAM，还包括ADC、定时器、睡眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路和21个可编程I/O引脚，这样很容易实现通信模块的小型化。