基于CC2530模块的大棚温湿度无线控制器组网研究

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基于cc2530的温室大棚智能监测系统设计

基于cc2530的温室大棚智能监测系统设计作者：盛凯于会山来源：《无线互联科技》2014年第07期摘要：分析了目前我国温室大的棚发展现状，针对传统温室大棚监控的不足，本文设计了基于ZigBee技术的温室大棚智能监测系统，采用ZigBee无线通信节点解决了传感器之间繁琐的布线问题，通过无线传送把温室大棚内的空气温湿度、土壤湿度、CO2浓度和光照度数据上传到监控中心，能让工作人员第一时间了解温室大棚的情况，以便及时做出应对措施。

关键词：CC2530；ZigBee;无线监测；温室大棚农业温室大棚作为重要的农业基础设施，在现代化农业生产中发挥着巨大作用。

目前传统的农业温室大棚监测，多采取分时、分区取样的人工方法，由于温室大棚面积大，检测目标比较分散，导致工作量大，可靠性差；有线型布线方式，这类布线方式存在安装困难，而且存在后期升级难度大，重复利用度低等多种问题。

温室大棚内的农作物在生长过程中需要的环境因子很多，适宜的温度、湿度、光照强度以及CO2浓度是农作物实现优质和高产的关键。

本设计基于ZigBee技术的温室大棚智能监测系统，能够实时监测温室大棚内的温湿度、光照强度、CO2浓度等数据，从而对温室大棚内的环境进行及时控制，有效地控制大棚内作物在生长过程中需要的水分、通风以及温度等，使温室大棚内的环境条件能够适宜作物的生长。

该系统以ZigBee技术构建的无线传感器网络为基础结合远程访问应用程序，对温室大棚进行远程管理和控制。

1系统的总体结构设计系统主要由3部分构成，分别是数据采集部分，无线数据传输部分和监测部分。

数据采集由空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、CO2传感器和光照度传感器组成。

无线传输部分包括ZigBee终端节点和协调器。

终端节点连接各种传感器，用来采集接收数据；协调器负责ZigBee网络的组建和接收到数据以后，利用UART串口，将数据传递给中央计算机。

监测部分的界面采用LabVIEW编写，用来处理和显示接收到的数据信息。

基于CC2530的温湿度监测系统

基于CC2530的温湿度监测系统1系统设计思路及整体结构本文的温湿度监测系统是利用ZigBee无线通讯技术为基础，采用CC2530芯片为核心设计的无线传感系统。

在现实中所应用的温湿度监测系统通常需要一个或多个路由器节点和至少一个或多个终端设备，往往是一个非常庞大的ZigBee 无线网络系统，具有非常复杂的网络结构，但是由于在实验环境下，节点数量、制作成本、技术能力等多方面因素，无法构成像现实中的大型无线网络，目前只能实现点对点的温湿度监测和数据传输来模拟现实中的温湿度监测ZigBee网络。

本文中所设计的温湿度监测系统采用点对点通信的模式，可以理解为简化的星型拓扑网络，由一个协调器和一个终端节点组成。

协调器具有无线收发通信部分、处理器部分、与PC机通信的串口部分和电源供电部分。

终端节点与协调器相比不具有串口通信部分而是增加了温湿度采集传感器部分。

当需要温湿度采集时，协调器向终端节点发送控制命令，终端节点通过温湿度传感器DS18B20进行温湿度的采集，之后终端节点将采集的温湿度数据通过无线发送给协调器，由协调器对温湿度数据进行处理后通过串口将温湿度数据传输给PC机，通过上位机软件对温湿度数据进行显示、分析、存储等处理。

由于ZigBee的特点是低功耗，因此本设计中为使节点满足低功耗要求，终端节点还能进入休眠模式，采用定时器唤醒模式每10秒唤醒一次，以最大限度的降低功耗。

系统总体方案图，如图3.1所示。

图3.1 系统总体方案图2系统硬件设计2.1 ZigBee开发套件本设计所用ZigBee开发套件由节点（底板和核心板）2套、仿真器1个、10pin排线1条、USB线2条、2db天线2条和DS18B20温湿度传感器1个构成。

此开发套件具有以下特点：①设计小巧，布局合理。

底板尺寸5*5cm，核心板尺寸2.5*2.5cm；②采用底板加核心板的设计，便于更换模块或板载天线模块；③板上接口资源丰富，传感器即插即用；④板载USB转串口电路，方便笔记本以及没有串口的电脑用户；⑤传输距离远；⑥具备USB高速下载功能，支持IAR集成开发环境；ZigBee开发套件节点底板实物图，如图3.2所示。

基于CC2530农作物生长参数监测无线传感器节点的设计

感器可用于农作物主要生长参数因子检测，也可
ห้องสมุดไป่ตู้
１２位Ａ／Ｄ口控制传感器模块进行数据采集；控制
无线ＲＦ模块完成数据收发；通过Ｉ／Ｏ口响应主机控制。
用于环境参数的测量，具有一定的实用性和推广
信息的用户。
２硬件电路设计
２．１ＣＣ２５３０模块
１）ＣＣ２５３０模块主要特性：ＣＣ２５３０模块具有
极高的接收灵敏度和抗干扰性能，集定时、数据
采集于一体，适应２．４ＧＨｚＩＥＥＥ８０２．１５．４的ＲＦ收
发器。ＣＣ２５３０模块实现的主要功能有：通过８路
采用ｚｉｇｂｅｅ技术和ＣＣ２５３０核心芯片，利用太
阳能电池板提供能源，设计一种集成温度、湿度和光强检测于一体的智能无线传感器节点。该传
科学研究领域，对于其网络所分布的区域内的各
种环境和检测对象的信息能够进行实时的监控、感知和采集，并且将这些信息先进行处理，然后
通过无线方式传输给监控主机或者需要使用这些
【４４】第３５卷
第１期
２０１３ —０１（上）

基于CC2530的大棚温湿度无线采集节点设计与实现

基于CC2530的大棚温湿度无线采集节点设计与实现作者：庄立运鲁庆王晓晖来源：《湖北农业科学》2014年第03期摘要：针对目前农业大棚温湿度监测系统中存在的不足，设计实现了一种基于CC2530与数字式温湿度传感器SHT11的农业大棚温湿度无线采集节点。

介绍了温湿度无线采集节点的硬件设计及软件流程，节点实现了农业大棚温湿度数据无线采集和传输。

节点性能测试结果表明，节点采集数据精度高，误差小，完全适用于农业大棚温湿度数据无线采集系统。

关键词：大棚；温湿度；节点；CC2530；SHT11中图分类号：TP212.9；S126 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）03-0582-04温室大棚中作物质量和产量的高低与温室大棚中的温度、湿度等因素密切相关，传统的温度、湿度测量一般采用热电偶、热敏电阻以及分体的温度、湿度传感器等元件。

此类元件容易受到测量场所以及环境的限制，长期使用时由于环境的影响会使其性能下降，需要定期检查与更换；信号线的长距离传输时相互容易产生干扰，而且导线不易铺设，给实际应用带来了很大的不便。

CC2530结合了ZigBee协议栈，提供了一套完整的ZigBee解决方案。

而且CC2530F256包括了性能优越的RF收发器、工业标准增强性8051 MCU，128 kB可编程的闪存、8 kB RAM 以及许多其他功能强大的特性，工作在免授权的2.4 GHz频段，CC2530相对其他单片机以较低的总成本能够建立强大的网络节点，并涵盖了先进的射频器的优良性能、8 kB随机存储器、系统内可编程闪存以及8051 CPU等强大的功能。

CC2530分别具有32、64、128、256 kB 4种不同的闪存。

CC2530能根据需要切换不同的运行模式，具备低能耗、较强的抗干扰性、较好的接收信号能力的优点[1]。

1 ZigBee协议ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信协议，由高层应用规范、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层组成，其结构如图1[2]。

基于物联网的信息采集系统(农业大棚温湿度监测)

2.支持简单器件
ZigBee 低速率、低功耗和短距离传输的特点使它非常适宜支持简单器件。在 IEEE 802.15．4 中定义了 14 个物理层基本参数和 35 个媒体接入控制层基本参数，总共为 49 个，仅为蓝牙的 1／3。这使它非常适用于存储能力和计算能力有限的简单器件。在 IEEE 802.15.4 中定义了两种器件：全功能器件(FFD)和简化功能器件(RFD)。对全功能器件，要求它支持所有的49 个基本参数。而对简化功能器件，在最小配置时只要求它支持 38 个基本参数。一个全功能器件可以与简化功能器件和其他全功能器件通话，可以按三种方式工作，即用做个人域网协调器、协调器或器件。而简化功能器件只能与全功能器件通话，仅用于非常简单的应用。
3.信标方式和超帧结构
IEEE 802.15．4 网可以工作于信标使能方式或非信标使能方式。在信标使能方式中，协调器定期广播信标，以达到相关器件同步及其他目的。在非信标使能方式中，协调器不定期地广播信标，而是在器件请求信标时向它单播信标。在信标使能方式中使用超帧结构，超帧结构的格式由协调器来定义，一般包括工作部分和任选的不工作部分。
通过ZigBee技术实现对温湿度采集器的无线控制，解决了温湿度监控系统现阶段人工采集、效率低下和数据采集存在盲区等问题，可全天候实时监控温农业大棚的空气温湿度等信息，实现了温室环境采集的无线通讯，所构建控制系统具有低功耗、低成本，开发方便，易于扩展等特点，而且通过手持读写器进行控制给人们带来了便利。因为ZigBee的简单易用的特点，使得该系统可以进一步扩展到采集系统远程无线控制。温湿度监控系统未来的研究应侧重于节点数据传输的安全性和稳定性，进一步提高基于无线传感器网络的环境采集系统的自动化、智能化程度，使之满足实际环境应用的需求。
1.3国外发展现状

基于ZigBee和CC2530的无线温湿度数据采集和存储模块研究

在人们的日常生活和工业领域中，往往会因不同的原因共同和持续作用而导致一些不良后果的场合，如粮食霉变、山体滑坡等，这时对多参数进行实时监测及存储就显得尤为重要。

由于上述场合大多处于较为广阔的环境中，要求使用较多的传感器模块并考虑模块的低功耗特性。

基于这些因素的考虑，本文以低功耗芯片CC2530作为处理核心，采用易于扩展的ZigBee 无线传感器网络组成无线传感网络模块，对常规环境变量进行就地存储和对危险情况进行预警和无线报警。

近年来，以ZigBee 技术为核心的无线传感器网络发展迅猛[1]，具有良好的应用前景，尤其是应用ZigBee 技术实现传感数据的存储、监测和分析[2]。

1无线数据采集和存储模块总体设计本文重点研究采用CC2530和CH376芯片实现温湿度数据的无线传输和存储，为数据的监测和分析奠定基础。

以温湿度数据采集为例，设计的无线采集和存储的无线传感模块由监测区域的协调器节点和上位机构成。

在无线传感网络中，监测区域的终端节点主要完成广阔区域多个位置点的环境温湿度数据采集，并按照一定的格式，把经由ZigBee 无线传感网络的数据定向传输给协调器节点，协调器节点将接收的数据经过一定的处理后实时存储到数据存储模块中。

无线传感模块中微控制器可使用低功耗芯片[3-5]。

此外，当需要读取已存储的历史温湿度数据时，上位机可通过Wi-Fi 无线通信模块与上位机之间建立的Wi-Fi 无线网络访问数据存储模块中已存储的监测区域的历史数据，并进行监测和分析。

通过这样的模块设计，实现无线温湿度数据的采集和存储。

2无线数据采集和存储模块硬件结构2.1无线传感器网络节点本文以一个终端节点和一个协调器节点组成的无线传感网络为例，其硬件结构见第67页图1。

无线传感器网络节点选用的是创思通信公司生产的ZigBee 开发板，并在此基础上进行二次开发。

终端节点的微控制器采用的是CC2530芯片，它是工业标准增强型8051微控制器，具有高达128KB 的可编程闪存和8KB 随机存取存储器，其遵循IEEE 802.15.4标准，射频收发器为2.4GHz ，可控的编程输出功率最高达到4.5dBm [6]。

基于CC2530的ZigBee温室智能无线传感网络设计

基于CC2530的ZigBee温室智能无线传感网络设计刘青;宫强【摘要】A type of intelligent sensor networks for greenhouses is designed based on the protocol of ZigBee for short-distance wireless communications with CC2530 as the core processor for the purpose of solving such problems in traditional environmental monitoring systems for greenhouses as complicated premises distribution sys-tem,high cost and low efficiency. The temperature and humidity sensor is taken as an example for the framework design of the system,with emphasis on the hardware and software design of the terminal nodes,routing nodes and coordinators. The experiment has accomplished the networking of wireless sensor networks and the intelligent ac-quisition of temperature and humidity data,providing a reliable security for the growth of crops in greenhouses.%为了解决传统温室环境监控系统存在的综合布线繁杂、成本过高、效率低下等问题，以温度、湿度传感器为例，采用TI公司的CC2530芯片核心处理器，基于短距离无线通信的ZigBee协议，设计了一种温室智能无线传感网络，主要是传感网络的终端节点、路由节点、协调器的软硬件设计，实验实现了无线传感网络的组网，以及温度、湿度数据的智能采集，为温室环境下的农作物生长提供了可靠保障。

基于cc2530zigbee无线传感网络的温室大棚监控系统

基于CC2530DE ZIGBIEE的温室大棚智能监控系统摘要：针对传统人工采集费时费力和有线监控布线复杂、维护困难的局限性，将传感器与ZigBee无线网络技术相结合，提出了无线传感网络的智能温室大棚监控系统的设计方案。

该系统利用ZigBee技术实现对采集数据及信息的无线收发，通过公共网关接口CGI将数据和控制信息传送到互联网。

操作人员可从远距离的PC机上实时查看数据、实施控制，从而实现了真正意义的远程监控。

关键词：ZigBee；无线网络；传感器；温室控制；CGI温室控制技术随着温室农业的发展应运而生，传统的人工检测和控制方法费时费力，计算机的采用代表着它发展的逐步成熟；有线传输面临着布线复杂、维护和更新升级困难，而无线传感网络技术的诞生给它带来了一场全新的革命。

本文提出了一种基于ZigBee无线网络技术的智能温室大棚监控系统设计方案，通过对影响植物生长的光照、湿度、温度等几个重要因素进行实时的智能化监测和控制，同时还可以通过手机短信通知农户。

文中重点介绍了基于ZStack的应用程序开发，实现了对温室内多种信息的远程监测、处理和控制。

1 ZigBee无线网络技术ZigBee是一种新兴的短距离、低速率无线网络技术【l】。

它是建立在IEEE 802．15．4t2I标准之上的，IEEE规定了ZigBee的物理层和媒体接入控制层，网络层、应用支持子层和高层应用规范由ZigBee联盟制定。

ZigBee协议规定了三个可用频段868MHz、915MHz和2．4GHz，分别提供1个、10个和16个共计27个信道。

其中2．4 GHz为全球通用频段，传输速率达250 kb／st 31。

2系统总体设计2．1系统结构以自动控制原理为理论基础，应用传感器与执行器件构成闭环控制系统。

传感器节点配有传感器感知植物的生长环境，控制节点配有执行器件控制执行器件改善植物生长环境。

传感器节点与控制节点相互配合，共同为植物提供适宜的生长环境。

毕业设计（论文）-基于CC2530的无线组网技术的研究与实现

基于CC2530的无线组网技术的研究与实现摘要：无线传感器网络是集传感器、无线通信和网络三大技术于一体的信息获取与处理技术，主要用于实现不同环境下各种缓慢参数的检测。

最新的发展方向在于减小体积，简化布局以及在低能条件下尽可能延长生命周期。

而Zigbee技术拥有网络容量大，架构简单，低功耗，低速率等特点，十分适合用来组建无线传感器网络。

本文以CC2530芯片为核心模块，基于Z-STACK协议栈设计了一个可以完成自动组网的系统，通过编写协调器程序实现无线传感器网络的组建，同时路由器能自动完成其父节点功能。

同时，对开发软件核心Zigbee协议栈的组成和实现方法进行了介绍。

给出了协调器节点的硬件设计原理图和软件流程图以及相应的PCB图。

关键词：无线传感器网络；CC2530；Zigbee；无线组网Research & Implementation of Wireless Network T echnologyBased On CC2530Abstract: Wireless Sensor Networks (WSN) setting sensors with wireless communications and network is a kind of information acquisition and processing technology , mainly used to implement the detection of slow parameters under different circumstances. The newest development direction is to reduce the volume, to simplify the layout and to extend the life cycle in the low-energy conditions much as possible. However, Zigbee technology, with large network capacity, simple structure, low rate and power consumption , is especially suitable for the formation of the WSN.The paper presents a design of a system which can complete automatic network establishment with using CC2530 as the core module and base on Z-STACK Protocol Stack, through programs the coordinator to achieve the construction of the WSN, meanwhile, the router can automatically accomplish the parent node function. Simultaneously, the paper introduces the composition and method of the developing software core--Zigbee Protocol Stack. It also shows the coordinator node hardware design schematics and software flow chart and the corresponding PCB map.Key W ord:Wireless Sensor Networks; CC2530; Zigbee; wireless network establishment目录基于CC2530的无线组网技术的研究与实现 (1)1 绪论 (3)1.1 选题依据和意义 (3)1.2 无线传感器网络技术研究背景及意义 (4)1.3 无线传感器网络技术简介 (4)1.3.1 国内外发展和应用现状 (5)1.3.2 未来前景展望 (6)2 IEEE 802. 15. 4/Zigbee无线传感器网络通信标准 (7)2.1 IEEE 802.15.4通信标准 (7)2.1.1 物理层（PHY） (7)2.1.2媒体访问控制层（MAC）规范 (8)2.2 Zigbee技术概述 (12)2.2.1 网络层（NWK）规范 (12)2.2.2 应用层（APL）规范 (13)2.2.3 Zigbee协议栈中各层之间的关系 (14)2.2.4 Zigbee的网络配置 (14)2.2.5 Zigbee协议术语 (15)3 CC2530介绍 (17)3.1 CC2530的相关特性 (17)3.2 CC2530结构分析 (18)3.2.1 功能模块介绍 (19)3.2.2 引脚描述 (20)3.2.3 CPU介绍 (22)3.3 CC2530应用 (22)4 相关硬件设计 (22)4.1 主电路设计 (22)4.1.1 外围电路设计 (22)4.1.2 电源电路设计 (23)4.1.3 串口电路设计 (23)4.2 PCB的设计 (24)5 相关软件的设计 (25)5.1 Z-Stack体系架构 (25)5.1.1 Z-stack软件架构 (26)5.2 各个功能节点的设计 (28)5.2.1 协调器节点的设计 (28)5.2.2 路由器节点的设计 (29)5.3 操作流程原理 (29)5.3.1 怎样建立网络 (29)5.3.2 怎样加入网络 (30)5.3.3 怎样离开网络 (31)5.4 操作流程与代码 (32)5.4.1 启动过程 (32)5.4.2 协调器组建网络 (32)5.4.3 路由器加入网络 (32)5.4.4 协调器启动 (32)5.4.5 路由器启动并且自动完成父节点功能 (34)5.4.6 数据发送 (34)5.4.7 数据接收 (35)6 设计总结 (35)6.1 设计成品 (35)6.2 系统设计总结 (36)6.3 未来深入研究方向 (36)致谢 (37)参考文献 (37)1绪论1.1 选题依据和意义现今社会无线取代有线已经是信息通讯领域的一个主流趋势，用便捷快速的方式传递信息是信息工程的一个重要的研究目标。

基于CC2530的大棚温湿度无线采集节点设计与实现

基于CC2530的大棚温湿度无线采集节点设计与实现
庄立运;鲁庆;王晓晖
【期刊名称】《湖北农业科学》
【年(卷),期】2014(53)3
【摘要】针对目前农业大棚温湿度监测系统中存在的不足,设计实现了一种基于CC2530与数字式温湿度传感器SHT11的农业大棚温湿度无线采集节点.介绍了温湿度无线采集节点的硬件设计及软件流程,节点实现了农业大棚温湿度数据无线采集和传输.节点性能测试结果表明,节点采集数据精度高,误差小,完全适用于农业大棚温湿度数据无线采集系统.
【总页数】4页(P582-585)
【作者】庄立运;鲁庆;王晓晖
【作者单位】淮阴工学院电子与电气工程学院,江苏淮安223003;淮阴工学院电子与电气工程学院,江苏淮安223003;淮阴工学院电子与电气工程学院,江苏淮安223003
【正文语种】中文
【中图分类】TP212.9;S126
【相关文献】
1.基于CC2530模块的大棚温湿度无线控制器组网研究 [J], 方睿舟;吴磊;王骁
2.基于CC2530的通用无线传感网节点设计与实现 [J], 王少华;王官云;邵峥嵘;赵妍彦
3.基于CC2530的温湿度无线数据采集 [J], 葛华;汤晓燕
4.基于ZigBee和CC2530的无线温湿度数据采集和存储模块研究 [J], 罗雪雪;陈敏;朱泉水;丁真真
5.基于ZigBee和CC2530的无线温湿度数据采集和存储模块研究 [J], 罗雪雪;陈敏;朱泉水;丁真真
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基于CC2530的ZigBee无线网络的研究与设计

基于CC2530的ZigBee无线网络的研究与设计基于CC2530的ZigBee无线网络的研究与设计摘要：由于ZigBee技术低成本，低功耗，使其在许多领域得到了广泛应用。

本文讨论了ZigBee协议网络拓扑结构、设备类型和协议架构，介绍了CC2530芯片。

然后我们在Z-Stack网络协议栈的基础上，做了一些测试的内容，如网络通信距离和丢包率的测试。

试验结果表明，ZigBee网络采用CC2530具有通信距离远、通信质量好的优点。

关键词：ZigBee; CC2530; 无线网络测试1导论随着无线通信技术的迅速发展，电力，通信的技术的可靠性和灵活性受到行业及研究员越来越多的重视。

低功耗、低成本、数据传输可靠和灵活的网络布局的特点，ZigBee已经成为最有发展前景的技术，在许多领域得到广泛的应用。

TI 的CC2530是一个真正的系统---专为IEEE 802.15.4、ZigBee、RF4CE和智能能源应用的芯片解决方案。

因此，设计并实现了基于CC2530 的大规模ZigBee网络是非常重要的。

2.ZigBee无线通信技术ZigBee无线通信技术是基于IEEE802.15.4标准的技术。

其良好的抗干扰性能可以帮助它在2.4GHz频段与Wi-Fi、蓝牙，无线USB，家用无线电话和微波炉可靠并存。

2.1 ZigBee网络的拓扑结构和设备类型有三种典型的拓扑结构的ZigBee网络支持：星形，树形和网状形。

我们可以选择的类型根据项目的要求。

ZigBee网络中有三种类型的设备：协调器，路由器和终端设备。

协调器是整个网络的中心，负责网络的建立、管理和维护安装。

它也可以控制监控区域。

路由器负责允许其他设备加入网络，多跳路由，包转发。

终端设备可以加入和离开网络，发送和接收数据，它可以选择不工作。

2.2结构的ZigBee协议ZigBee协议栈由四层组成的，其结构如图1所示。

IEEE802.15.4协议定义了物理层和MAC层，ZigBee联盟定义了网络层和应用层。

基于CC2530的ZigBee无线组网温度监测系统的设计

基于CC2530的ZigBee无线组网温度监测系统的设计麦军;邓巧茵;万智萍【摘要】Temperature has a very important impact on life, temperature changinginformation must bemonitoring in real-time. This design uses CC2530 chip as the processor plus CC2591 RF front-end consisting of ZigBee protocol for wireless networks;using DHT11 temperature sensor to collected temperature information and analyzed by LPC1114 chip; the main module receives each node transmits temperature data and then transmitted to PCvia RS232 serial port, PC analysis temperature information and then interact data in the form of chart, enabling users to predicted the changes in temperature trends.%温度对生活有着极其重要的影响,实时监测温度信息的变化成为必须.本设计使用CC2530芯片作处理器加上射频前端CC2591组成ZigBee协议的无线网络通信模块; 使用DHT11温度传感器采集到的温度信息通过LPC1114芯片进行采集并分析;主模块接收各个节点传送回来的温度数据,通过RS232串口传送到上位机,上位机对温度信息进行分析然后把数据以图表的形式进行交互,方便用户查看温度的变化还可预测温度趋势.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2015(023)022【总页数】5页(P117-121)【关键词】CC2530芯片;ZigBee技术;LPC1114芯片;DHT11温度传感器;实时温度监测【作者】麦军;邓巧茵;万智萍【作者单位】中山大学新华学院信息科学系, 广东广州 510520;中山大学新华学院信息科学系, 广东广州 510520;中山大学新华学院信息科学系, 广东广州510520【正文语种】中文【中图分类】TN919现代生产、生活都与温度息息相关，温度作为人们日常生活指标，影响着人们的行为活动，根据温度高低的不同继而进行应对，温度也影响着各种生命资源的存在，温度是构成地球上多种多样生命的重要因素之一。

基于Zigbee(CC2530)的温湿度上位机监测系统设计——毕业设计讲解

基于ZigBee技术的温湿度远程监测系统设计学生：陈园（指导老师：吴琰）（淮南师范学院电子工程学院）摘要: 针对目前温室大棚农作物大面积种植，迫切需要科学的方法进行智能远程监测的研究现状，设计出一套温湿度远程监测系统。

该系统是有多个采集终端和一个协调控制器组成。

多个终端分别放置不同的大棚内进行实时采集数据，协调控制器的作用就是将多个采集终端通过无线传输过来的的数据进行分析并和PC机连接。

PC机上运行上位机软件实时的监测各大棚的温湿度信息。

多个终端和协调控制器均采用TI公司新一代CC2530芯片；温湿度传感器采用市场上比较流行的DHT11；无线传输采用ZigBee协议；上位机软件采用labVIEW编写，并通过RS-232与协调控制器连接通信。

通过实物测试了ZigBee无线传输的稳定可靠性，丢包率在误差范围内。

温湿度采集有0.5s延时时间，满足实时性要求。

关键词:终端；协调控制器；DHT11；CC2530；ZigBee；上位机Design of Remote Monitoring System for Temperature andHumidity based on ZigBee TechnologyStudent: Chen Yuan(Faculty Adviser：Wu Yan)(college of electronic engineering, Huainan Normal University)Abstract:According to the current situation of the research on the intelligent remote monitoring of greenhouse crops, the research status of intelligent remotemonitoring is urgently needed, and a set of remote monitoring system fortemperature and humidity is designed. The system is composed of a plurality ofacquisition terminals and a coordinated controller. Multiple terminals are placed indifferent greenhouses for real-time collection of data, the role of the coordinationcontroller is to collect more than one collection terminal through wireless datatransmission over the data analysis and PC machine connection. Temperature andhumidity information operation software of PC real-time monitoring of thegreenhouse on PC. A plurality of terminals and a coordinated controller are used ina new generation of CC2530 chip of TI company; temperature and humidity sensorused on the market more popular DHT11; wireless transmission based on ZigBeeprotocol; PC software using LabVIEW, and connected with the communicationthrough the RS-232 and coordination controller. The reliability of ZigBee wirelesstransmission stability test through the physical, the packet loss rate is in the rangeof error. Temperature and humidity acquisition 0.5s time delay, meet the real-timerequirements.Keywords:Terminal; coordination controller; DHT11;CC2530; ZigBee; host computer1. 绪论1.1 设计背景和研究意义现如今我国已经成为世界第一粮食生产大国，据有关统计说明，我国农作物设施栽培面积已经超过210万hm2。

基于ZigBee和CC2530的无线温湿度数据采集和存储模块研究

在人们的日常生活和工业领域中,往往会因不同的原因共同和持续作用而导致一些不良后果的场合,如粮食霉变、山体滑坡等,这时对多参数进行实时监测及存储就显得尤为重要。

由于上述场合大多处于较为广阔的环境中,要求使用较多的传感器模块并考虑模块的低功耗特性。

基于这些因素的考虑,本文以低功耗芯片CC 2530作为处理核心,采用易于扩展的Zi gBee 无线传感器网络组成无线传感网络模块,对常规环境变量进行就地存储和对危险情况进行预警和无线报警。

近年来,以Zi gB ee 技术为核心的无线传感器网络发展迅猛[1],具有良好的应用前景,尤其是应用Zi gBee 技术实现传感数据的存储、监测和分析[2]。

1无线数据采集和存储模块总体设计本文重点研究采用CC 2530和CH 376芯片实现温湿度数据的无线传输和存储,为数据的监测和分析奠定基础。

以温湿度数据采集为例,设计的无线采集和存储的无线传感模块由监测区域的协调器节点和上位机构成。

在无线传感网络中,监测区域的终端节点主要完成广阔区域多个位置点的环境温湿度数据采集,并按照一定的格式,把经由Zi gBee 无线传感网络的数据定向传输给协调器节点,协调器节点将接收的数据经过一定的处理后实时存储到数据存储模块中。

无线传感模块中微控制器可使用低功耗芯片CC 2530,从而延长无线传感模块的使用周期[3-5]外,当需要读取已存储的历史温湿度数据时,上位机可通过W i -Fi 无线通信模块与上位机之间建立的W i -Fi 无线网络访问数据存储模块中已存储的监测区域的历史数据,并进行监测和分析。

通过这样的模块设计,实现无线温湿度数据的采集和存储。

2无线数据采集和存储模块硬件结构2.1无线传感器网络节点本文以一个终端节点和一个协调器节点组成的无线传感网络为例,其硬件结构见第67页图1。

无线传感器网络节点选用的是创思通信公司生产的Zi gBee 开发板,并在此基础上进行二次开发。

终端节点的微控制器采用的是C C2530芯片,它是工业标准增强型8051微控制器,具有高达128K B 的可编程闪存和8K B 随机存取存储器,其遵循I E EE 802.15.4标准,射频收发器为2.4G H z ,可控的编程输出功率最高达到4.5dB m [6]。

基于CC2530的温室无线采集与控制系统设计与实现

基于CC2530的温室无线采集与控制系统设计与实现
引言
农业是国家发展的基础。

中国是农业大国，却不是农业强国，大力发展温室农业是提高我国农业水平的重要途径。

温室作为现代农业的重要组成
部分，使农业生产可以不受气候、地域的限制，大大地提高了作物产出。

目前，我国温室的智能化和信息化水平仍十分落后。

采集和控制是现代温室的
两个基本构成，目前温室的采集和控制大多采用线缆传输，当传感器和控制
设备较多时，线路杂乱，施工难度大、成本高，维护升级困难，而且温室的
高温度、高湿度、酸性环境极易造成线路腐蚀老化，影响系统的可靠性和安
全性。

针对这些问题，本文设计了基于CC2530的温室无线采集与控制系统，该系统不仅实现了温室多点数据的实时采集和无线上传，而且实现了设备控
制的无线化和自动化，系统运行过程中几乎不需要人的参与，具有很高的应
用价值。

1 系统总体设计
系统结构如图1所示。

通过若干分布在温室中的传感器节点采集数据，无线发送至中心节点，中心节点汇集各采集节点的传感数据并上传到监控计。

基于CC2530的ZigBee组网研究与实现-毕业论文

基于CC2530的ZigBee组网研究与实现学院：专业：姓名：指导老师：计算机学院计算机科学与技术3班冯子哲学号：职称：160201102960 张华敏副教授中国·珠海二○二零年五月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《基于CC2530的ZigBee 组网研究与实现》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。

本人签名：日期：年月日基于CC2530的ZigBee组网研究与实现摘要Zigbee是一种应用范围最广的双向无线通信技术之一，不仅有近距离、低复杂度的特点，还有着低功耗、低成本的优势。

传输速率不高的各种电子设备之间的数据传输选择使用这门技术也是因为他的特点和优势。

之前被称为HomeRFLite、RF-EasyLink或FireFly的无线电技术，现在都统一称为Zigbee技术；Zigbee与别的无线技术不同，就比如WiFi，虽然传输速率没有WiFi高，但功耗相比极低，可以用电池供电；Wifi一般覆盖一定范围，Zigbee则组成无线传感器网络，能够应用于多种领域，比如特别贴切生活的智能家居领域，报警系统；一片区域的环境监测等，不过在最早期的时候大量应用于军事领域，未来前景还有很大发展空间；所选的芯片型号为CC2530-F256，该系列使用的8051CPU内核是一个单周期的8051兼容内核，是CC243X的升级版，性能上更稳定。

关键词：CC2530芯片；ZigBee技术；Zstack协议栈；IEEE802.15.4；Research and implementation of ZigBee networking based on CC2530AbstractZigbee is one of the most widely used two-way wireless communication technologies, which not only has the characteristics of short distance and low complexity, but also has the advantages of low power consumption and low cost.Data transmission between various electronic devices with low transmission rate is also chosen to use this technology because of its characteristics and advantages.Previously known as HomeRFLite, rf-easylink or FireFly, now known as Zigbee technology;Zigbee is different from other wireless technologies, such as WiFi. Although the transmission rate is not as high as WiFi, the power consumption is very low, and it can be powered by batteries.Generally, Wifi covers a certain range, while Zigbee forms a wireless sensor network, which can be applied to a variety of fields, such as smart home and alarm system, which is especially suitable for life.An area of environmental monitoring, but in the early days of a large number of military applications, there is still a lot of room for future development;The selected chip model is cc2530-f256. The 8051CPU kernel used in this series is a single-cycle 8051 compatible kernel, which is an upgraded version of CC243X and more stable in performance.Keywords: CC2530 chips；ZigBee technology；Zstack protocol stack；IEEE802.15.4；目录1、绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 ZigBee技术的研究概况及意义 (4)1.2.1 国外ZigBee技术发展概况 (4)1.2.2 国内ZigBee技术发展概况 (4)1.2.3 ZigBee技术的研究意义 (5)2、ZigBee协议及基本结构 (6)2.1 ZigBee联盟的发展及现状 (6)2.2 ZigBee的协议概述 (6)2.3 ZigBee协议栈的基本理解与基本应用 (7)2.3.1 ZigBee协议栈的理解 (7)2.3.2如何使用ZigBee协议栈 (8)2.4 ZigBee无线网络通信信道分析 (8)2.5 ZigBee无线网络体系结构 (9)2.5.1 节点类型 (9)2.5.2 网络拓扑结构 (10)3、实验过程及结果 (11)3.1本设计的研究目标、内容及效果 (11)3.2本设计所用的基本工具（硬件、软件） (11)3.3 实验步骤 (12)3.3.1 器材准备 (12)3.3.2 开发环境准备 (13)3.3.3 操作步骤及实验现象 (14)3.4 关键代码作用及展示 (18)4、结论 (21)参考文献 (22)谢辞 (23)附录 (24)1、绪论全球科技、经济飞速发展，通信占据极其关键的一环，如何能在当今迅猛的发展节奏下分毫不差的快速传输数据，并能进一步做出相对应的策略，是我们当今追求的理想效果，而新型无线技术又是通信中当今的发展趋势，更是科技上所持续关注的焦点。

基于CC2530和ZigBee的智能农业温湿度采集系统设计

终端设备用于数据采集或者执行控制任务，在进行数据收发之前，必须加入一个由协调器启动的 ZigBee 网络，不能
２０１５年／第８期物联网技术２５
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全面感知 Comprehensive Perception
件设计，实现了节点数据采集、网络模块设计和数据封装设计，实现了农业大棚的温度、湿度环境信息的采集，达到了良好效
果，从而为实现智能农业温室大棚的环境信息采集提供了一种科学方法。
关键词：ZigBee；物联网；智能农业；温湿度采集
中图分类号：TP391
文献标识码：A
文章编号：2095-1302（2015）08-0025-05
0引言我国目前农村务农人数正在不断减少，原先的个体小规
模种植模式也将会向大规模种植管理模式转变，实现由少数人完成农业生产任务，这种发展趋势必然要由科学技术来承载。因此提高效率，减少传统的人员操作是对未来农业发展的要求 [1-3]。农业的智能化、自动化也是未来农业的发展方向。我国农业主要呈现以下几个方面的现状 [4] ：
基于 IEEE 802.15.4 标准的 ZigBee 技术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，目前广泛应用到了物联网、家庭自动化、家庭安防、工业与环境控制等领域 [5]。
ZigBee 网络中存在三种逻辑设备类型：协调器（Coordinator），路由器（Router）和终端设备（End-Device）。
全面感知 Comprehensive Perception
基于CC2530和ZigBee的智能农业温湿度采集系统设计
廖建尚
（广东交通职业技术学院计算机工程学院，广东广州 510650）

基于CC2530的无线温度传感网络的设计_张睿(1)

第3 期
张睿等：基于 CC2530 的无线温度传感网络的设计
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数据采集子程序的重点在于对 MAX6675 温度数据的读取。MAX6675 与 CC2530 之间使用 SPI 方式通信，完整的读取一次数据需要 16 个时钟周期，数据的读取是在 SCK 的下降沿完成的。MAX6675 的 CS 引脚电平由高变低时，芯片对数据进行采样和 A / D 转换，当 CS 引脚电平由低变高时，A / D 转换则停止，并向外输出已转换的数据。MAX6675 的 SO 端口输出 16 位的数据，其中 D15 没有作用，D14 D3 位则为温度数据，D2 位主要用来测试热电偶是否断线，D1 位为 MAX6675 标识符，D0 位为三态［5 －6］。12 位数据位对应的最小温度值为 0℃，最大温度值为 1 023. 75 ℃。MAX6675 具有较好的线性关系，其数字量和温度值的对应关系为：温度值 = 数字量/4 095 × 1 023. 75。热电偶读取温度的过程如图 5 所示，初始化并延迟一定时间后，芯片完成了 AD 转换，然后 CS 置 0，输出 16 位数据，从这 16 位数据中可以读取 12 位温度数据［6］。
协调器节点不同于传感器节点大部分时间处于休眠状态，而是一直处于工作状态，因此协调器节点是采用有线电源供电。电源采用 220 V 交流转 5 V 直流电源，然后利用 LM1117-3. 3 稳压到 3. 3 V 来给协调器节点供电。
图 2 传感器节点硬件框图
图 3 协调器节点硬件框图
3 系统软件设计
传感器节点需要 5 V 与 3. 3 V 两种电源，整个节点由 3 节 5 号电池供电。我们采用 TPS60110 升压芯片先将电压稳压到 5 V 给 MAX6675 提供电源，再利用 LM1117 － 3. 3 稳压到 3. 3 V 输出给 CC2530。 TPS60110 是 TI 公司生产的升压型 DC-DC 电荷泵，特点主要有：输入电压 2. 7 5. 4 V，输出电压为 5 V ± 4% ；具有电压监视功能；低功耗、低纹波。