基于zigbee的环境监测系统的设计与实现任务书模板
基于zigbee的无线环境监测系统.
一、课题介绍
本课题是以zigbee无线发射为核心技术的环境监测系统, 可以用来测量当前环境不同地点的实时温度,湿度,光 照强度和一氧化碳浓度。
温湿度,光照,一氧化碳等是最主要的环境参数,人们 的生活与其息息相关,在农业生产中也离不开这些环境 信息,在智能家居领域中也离不开这些环境信息的监测, 因此研究温湿度,光照,一氧化碳等数据的监测方法和 装置具有重要的意义。
二、总体方案设计
该系统主要由以下功能模块构成:协调器模块;传感 器节点模块;上位机显示界面等。
主要的系统电路有:电源电路、温湿度传感器电路、 光照传感器电路、一氧化碳传感器电路、显示电路、 报警电路、键盘设置阀值控制电路
二、总体方案设计-控制系统框图
三、系统组成
整个系统硬件由三大部分组成:以CC2530为核心的协 调器模块;以温湿度传感器、光照传感器、一氧化碳 传感器做组成的环境信息数据采集模块;以VB8.6编 译的上位机显示界面;以1602液晶显示器蜂鸣器为主 的显示报警模块;
物联网112班 zigbee的无线环境监测系统设计 指导老师:惠鹏飞 答辩人:王海超 专业:物联网工程 设计组成:硬件组合,上位机界面,系统测试,软件
测试,需求分析,文献综述,开题报告, 外文翻译,电路原理图
内容提要
1、课题介绍 2、总体方案介绍 3、系统组成 4、硬件调试
四、硬件调试-上位机界面显示
四、硬件调试-实物图
四、硬件调试-液晶屏显示
不足之处
本系统的光照和一氧化碳检测部分只是通 过模拟形式显示环境的变化。暂时没有实现 数字显示。
三、系统组成-各部分功能
➢ 1、温湿度检测传感部分:DHT11温湿度传感器 ➢ 2、光照检测传感部分:BH1750FVI光照传感器 ➢ 3、一氧化碳检测传感部分:CM-7一氧化碳传感器 ➢ 4、上位机显示界面部分:VB8.6 ➢ 5、蜂蜜器电路:PNP型晶体管S8550 ➢ 6、显示部分:LCD12864液晶显示器 ➢ 7、电源部分:3节1.5V干电池
基于ZigBee的环境监测系统的设计
t eTI SZ g ec i 4 0 i r s n e n h o r s o dn y t m a d r r ht cu ea d s fwa efo aegv n h ’ iBe hp 2 3 sp ee tda d t ec re p n ig s se h r wa ea c i t r n ot r lw r ie . e
Thss se c le t h n i n n a n o ma in s c s tmp r t r , h m ii i y tm olcs t e e vr me t 1i fr t u h a e e au e u dt o o y,1 h , s u d a d sn s i t o t i t o n n e d t o h s g
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基于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计 毕业论文
智能家居监测系统的设计Design of The Intelligent Home Furnishing Mornitorning System毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要随着嵌入式计算、传感器、无线通信等技术的飞速发展,无线传感网被广泛应用于环境监测、军事国防和工农业控制等诸多领域,已成为电子信息技术发展的一个热点。
CC2530是TI公司针对Zigbee的无线传感网芯片解决方案,具有功耗低,可靠性高,组网简单等优势。
基于CC2530和Zigbee协议,设计了温湿度数据采集系统。
在干扰环境下测试表明,网络具有较强的鲁棒性和自组能力。
本课题主要介绍基于CC2530为核心的家庭环境监测系统的硬件电路设计和软件流程设计,实现了在家庭环境中对温度、湿度、烟雾的监测。
将温度、湿度的信息量经过单片机处理后通过无线发送给上位机。
本设计使用Zigbee无线网络协议,将系统参数传输及控制,可与上位机实时通讯和监控。
关键词:CC2530 传感器Zigbee 环境监测ABSTRACTWith the rapid development of embedded computing, sensor, wireless communication technology, wireless sensor network is widely used in environmental monitoring, military defense, industrial and agricultural control fields, has become a hotspot in the development of electronic information technology. CC2530 is a wireless sensor network chip for Zigbee TI solution, with low power consumption, high reliability, simple networking advantages. CC2530 and based on Zigbee protocol, design the temperature and humidity data acquisition system, the software algorithm coordinator and ordinary nodes are given respectively, tested in interference environment, the network has strong robustness and self-organizing ability.This paper mainly introduces the design of hardware circuit and software flow design of family environment monitoring system based on CC2530 as the core, realizes in the home environment of temperature, humidity. Among them, the analog temperature, humidity, light sensor through the SCM processing output control action corresponding adjusting the corresponding parameters; SCM outputs corresponding protection control: instantaneous over current protection. This design uses Zigbee wireless network protocol, the system parameters of transmission and control, is also available with a PC real-time communication and monitoring.Key words: CC2530 Sensor Zigbee Environmental Monitoring目录第1章绪论 (1)1.1 本文研究背景与意义 (1)1.2 智能家居环境监测系统的特点 (1)1.3 国内外发展现状及分析 (2)1.4 典型无线网络技术介绍 (2)1.4.1 Zigbee技术 (2)1.4.2 Wi-Fi技术 (3)1.4.3 蓝牙技术 (3)1.5.1 本文主要研究内容 (3)1.5.2 本文主要研究创新点 (4)第2章Zigbee技术综述 (5)2.1 Zigbee技术介绍 (5)2.2 Zigbee技术的特点 (6)2.3 Zigbee网络设备组成和网络结构 (6)2.4 Zigbee协议分析 (7)2.4.1 网络层(NWK) (7)2.4.2 应用层(APP) (8)第3章家居环境监测系统方案 (11)3.1 系统结构 (11)3.2 系统功能定义 (12)3.3 系统设计要求 (12)第4章家居环境监测系统硬件设计 (14)4.1 系统电源电路 (14)4.2 Zigbee芯片CC2530 (15)4.3 家居环境参数采集模块 (15)4.3.1 数字温湿度传感器DHT11 (15)4.3.2 烟雾传感器MQ-2 (16)4.4 CC2530通讯 (17)4.5 LCD液晶显示模块 (18)第5章系统软件设计 (19)5.1 Zigbee无线通讯协议 (19)5.2 温湿度传感器程序 (20)5.3 烟雾传感器程序 (20)第6章系统性能测试与评述 (21)6.1 硬件测试 (21)6.2 软件测试 (21)第7章结论与展望 (22)7.1 结论 (22)7.2 展望 (22)总结 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)附录A 外文文献 (26)附录B 中文翻译 (34)附录C 程序 (39)第1章绪论1.1 本文研究背景与意义千百年来,人类都在关注着自身的生活和居住条件,并努力改善和提高之。
基于Zigbee技术的无线环境监测系统的设计
题目基于Zigbee技术的无线环境监测系统的设计学生姓名学号所在学院数学与计算机科学技术学院专业班级计算机科学与技术班指导教师完成地点陕西理工学院201年 6月13日本科毕业设计任务书院(系) 数学与计算机科学学院专业班级计算机科学与技术(计算机) 学生姓名一、毕业设计题目基于Zigbee技术的无线环境监测系统的设计二、毕业设计工作自 201 年 11 月_ 27__日起至 201 年 6 月 20 日止三、毕业设计进行地点: 陕西理工学院四、毕业设计内容要求:指导教师系(教研室) 计算机工程教研室系(教研室)主任签名批准日期接受设计任务开始执行日期 201 学生签名基于zigbee技术的无线环境监测系统的设计与实现马强(陕西理工学院数学与计算机科学学院计算机科学与技术专业13班)指导教师:陈【摘要】本系统研究分析了传感器、ZigBee技术的基本理论,设计实现了基于zigbee无线环境监测系统。
系统采用80C52单片机控制DHT11度传感器采集温湿度数据、zigbee无线模块进行数据传输,用户在服务器端可实时的对环境参数进行监测。
经过测试系统运行稳定,采集数据准确,可用于各种不同环境下的信息监测。
【关键词】DHT11;无线传感器; ZigBee;80C52Design and implementation of wireless environmental monitoring system based on ZigBee TechnologyMa longqiang(Shaanxi Institute of mathematics and computer science, computer science and technology professional103 class)Teacher: Chen YongAbstract:The system analysis of the basic theory of the sensor, the ZigBee technology,design and implementation of wireless environmental monitoring system based on zigbee. The system uses 80C52 SCM control DHT11 temperature and humidity data collected by sensors, ZigBee wireless data transmission module,users can real-time monitoring of environmental parameters on the server. After the test system is stable, accurate data collection, can be used for monitoringvarious environment.Keyword:DHT11 ; environmental monitoring wireless sensor ; ZigBee ; 80C52目录引言 (1)1 绪论 (2)1.1 研究背景及现状 (2)1.2 研究目的及意义 (2)1.3 开发工具的选择 (2)2 硬件系统设计 (4)2.1 设计原则 (4)2.2 硬件系统结构 (4)2.3 数据采集模块 (6)2.4 串口通信模块 (8)2.5 相应供电模块 (9)3软件系统设计 (11)3.1 设计原则 (11)3.2 软件系统结构 (11)3.3 上位机监控软件设计 (11)3.4 单片机软件设计 (11)3.6 zigbee网络节点软件设计 (14)3.7 串口软件设计 (15)4 系统测试与实验结果分析 (17)4.1 软件编译与烧写 (17)4.2 软件测试 (17)4.3 硬件测试 (17)4.4 温湿度传感器节点测试结果分析 (17)致谢 (20)参考文献 (21)科技外文文献 (1)附录A:源程序代码 (29)附录B:系统使用说明 (34)引言环境监测的主要目标是通过检测环境变量参数及变化趋势的数据,判断环境质量,评价当前主要环境问题,为环境管理服务。
基于ZigBee的设施农业环境监测系统的设计与实现
De i n a d I p e e a i n o g e b s d En i o sg n m l m nt to fZi Be a e v r nm e a nt l
M o io i y t m o clt r c t e n t rng S s e f r Fa i y Ag i ulur i
Chu y n n o g,Ni e uLi
( o e eo E e t nca d Ifr a o n ier g S uh C nr nv r t f ai aie , h n4 0 7 , hn ) C l g f l r i n nom t nE g ei , o t — e t l ies y o N t n l i Wu a 3 0 4 C ia l co i n n aU i r o ts
tr na i qu p e t hip r me e e o sfrlg t e e aur e mi l se i p d wih mu — a a t rs ns r ih ,t mp r t e,m osu e,g s,pH n cur n o de o g tt o it r a a d pit e i r rt e he whoe if r ai n o nvr n l n o m to fe io men n r p saus I tk sa a a e o h e s rTDM e hn l y a d t e s l r lcrct ta d c o tt . t a e dv ntg fte s n o t c oog n h o a ,ee ti i y a d b tr e e— s d s r o rs se t e c ne g o u n at y qu u ba e ma tp we y t m o r du e e r c ns mpto n c e e d v riy o o rs ppy. A e s r e y i n a d a hiv i e st fp we u l r S n o n wo k g twa t t ne f c s o a d I tr e s d sg e o a h e e t e g a flc ld t ol ci n d r a et r ae y wih boh i tra e f3G n n e n ti e i n d t c i v h o lo o a a ac le t on a d wi e a e
基于ZigBee网络的室内环境监测系统设计
基于ZigBee网络的室内环境监测系统设计本文基于ZigBee技术设计了室内环境监测系统,对室内温度、湿度、烟雾、可燃气体等参数进行测量和采集,并对异常情况发出报警。
给出了系统的整体设计方案,介绍了系统的传感器选型及控制方案,并对系统进行了数据测试分析,验证了系统的稳定可行性。
标签:ZigBee技术;环境监测;传感器0 引言ZigBee技术是近几年发展起来的自组网无线通信技术,节点之间可很方便的进行组网通信,有效的解决了单点无线传输的距离问题。
诸多事故的发生都源于未知,室内环境的监测对于生产和生活都具有重大意义。
本文为室内环境参数的监测提供了一套完整的解决方案,并给出了相应的阐述。
1 系统整体设计方案室内环境监测系统主要包括监测节点和数据接收处理主机。
节点主要负责室内各项环境参数的数据采集和监测,包括温湿度检测模块、烟雾检测模块、可燃气体检测模块以及PM2.5检测模块;采用单片机负责检测的控制,并将采回的数据通过ZigBee模块送出。
ZigBee每个节点都自动分配唯一的ID,每一个节点可管理254个子节点,一共可扩展管理多达65000个节点。
数据处理主机主要负责接收每个监测节点的数据,对数据进行处理,包含显示模块、人机交互设置模块、报警输出模块和联动控制模块。
系统整体设计方案如图1所示,给出了单个节点的组成框图和主机的组成框图,节点的个数可根据用户需求进行扩展。
2 系统硬件设计基于ZigBee技术的数据采集节点主要采用了DHT11温湿度传感器、烟雾传感器、可燃气体传感器、夏普PM2.5灰尘传感器。
2.1 温湿度传感器设计采用数字温湿度传感器DHT11进行温度和湿度的检测。
DHT11是一款复合型温湿度传感器,采用单总线方式直接送出温度和湿度值,使用时只需要电源和任意一个I/O口配合上拉电阻便可对其操作和访问。
DHT11供电范围为3.3-5.5V,可以很方便的应用于各种单片机和嵌入式系统。
DHT温度测量范围为0-50度,湿度为20%-90%RH,完全满足室内环境的监测。
基于ZigBee室内环境监控与控制系统设计
• 177•西北民族大学数学与计算机科学学院 陈 威目前,随着现代社会的不断发展,对于环境数据的监测与控制涉家居安全、畜牧养殖、工业生产等诸多方面,在水产养殖上,人们希望能实时查看水质状况,提高养殖产量,提高生活水平;在生活上,人们希望实时监控家居环境状况,提高家庭生活,以便为家居环境安全多一份保障。
为了更好的提升家居生活的体验性,设计一套能够实时监控室内环境与控制设备的系统是有一定必要性的。
图1 系统总体框架1.系统总体功能设计本项目设计方案在于研发一款基于ZigBee 室内环境监控与控制系统的实时系统,该项目也综合了各类传感器技术、ZigBee 无线自组网技术、Web 网页开发技术以及主流数据库开发技术。
本项目主要针对室内环境数据进行监测、鱼缸生态环境进行监测与控制以及室内植物生态环境监测与控制。
本项目主要监测室内中的二氧化碳浓度、温湿度、光照强度、室内气压、PM2.5含量、氧气浓度、鱼缸液位高度、土壤酸碱度等数据,这些数据信息是主要衡量环境优良的关键参数,各类环境监测微型传感器实时地将数据信息利用ZigBee 无线自组技术,把数据上传给嵌入式网关,网关通过无线或者有限网络进行上传给数据库,然后数据库进行相应数据处理后以图表的形式呈现给用户,用户端能够实时查看环境数据并进行相应的调控。
在鱼缸生态环境中,鱼缸中的氧气传感器和液位传感器实时收集数据,通过ZigBee 无线组网技术上传给网关,外部网关传入数据库,数据库对相关数据进行图表处理,从而调节水压泵与氧气泵的打开与关闭。
在花卉生态系统中,将各类传感器与施肥电机和水压泵进行连接,传感器实时采集数据上传服务器,控制终端根据土壤酸碱度与温湿度的情况,进行施肥电机与水压泵进行打开与关闭。
电脑、手机和平板位于应用层,能够实时查看室内环境数据并对驱动设备进行打开与关闭。
系统总体框架如图1所示。
2.无线通信技术无线通信(Wireless communication )主要是利用信号电磁波在任意空间中传播的性质进行信息数据交换的一种通信方式。
基于ZigBee水产养殖环境监测系统的设计
监测效果评估
监测效果:实时监测水产养殖环境参数,如温度、湿度、溶解氧等 评估方法:对比实验、数学模型等方法对系统监测效果进行评估 评估结果:系统监测精度高,能够满足水产养殖环境监测需求 实际应用:该系统已成功应用于多个水产养殖基地,提高了养殖效益和产品质量
系统改进与优化
优化传感器节点布 局,提高监测精度 和覆盖范围
03 ZigBee技术
ZigBee技术简介
ZigBee技术特点
ZigBee网络拓扑结构
星型拓扑结构: 适用于小型网络, 节点数量少,通 信效率高
树型拓扑结构: 适用于层次结构, 可扩展性强,但 通信效率较低
网状拓扑结构: 适用于大规模网 络,节点间通信 灵活,但控制复 杂度高
簇状拓扑结构: 结合了树型和网 状拓扑结构的优 点,适用于大规 模、高可靠性要 求的网络
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汇报人:XX
协调器节点:负责 建立ZigBee网络, 汇总数据
网关设备:负责将 数据传输至监控中 心
监控中心:负责对 养殖环境进行实时 监测和预警
系统功能
数据采集:实 时监测水产养
殖环境参数
数据传输:通 过ZigBee技术 将数据传输至
监控中心
数据分析:对 采集的数据进 行分析,提供
决策支持
预警功能:根 据设定的阈值, 实现预警提示
电源模块设计
电源模块的作用是为整个监测系统 提供稳定的电源供应。
电源模块应具备较高的电源转换效 率,以减少能源浪费和设备发热。
添加标题
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考虑到水产养殖环境的特殊要求, 电源模块应具备防水、防腐蚀等功 能。
电源模块应具备较低的噪声,以保 证监测数据的准确性和稳定性。
基于ZigBee的家居环境监测系统设计
基于ZigBee的家居环境监测系统设计基于ZigBee的家居环境监测系统设计摘要为了对室内的温湿度、CO2、CO、粉尘含量等环境参数进行自动化监测,本文采用zigbee无线传感网技术,结合PC机上位机及GPRS通信,搭建了一套能够实时监测家居环境状况的多路传感器数据监测系统。
当某一项参数含量超过预先设定的阈值时,GPRS模块会利用GSM网路中的短消息业务(SMS)将报警信息发送到手机端,从而实现无线远程监测。
【关键词】ZigBee 无线传感网环境监测GPRS 当今环境污染严重制约了社会发展,并危害着人体健康,健康绿色的家居环境无疑是当今人们关注的一大热点。
近年来,随着城市化进程的加快,室内环境污染问题和安全问题变得越来越突出。
室内污染主要存在以下几方面的问题:(1)室内环境作为半封闭的环境,容易受到大气污染的影响,如雾霾等。
(2)随着农村人口向城镇集中,新建房屋装修量大增,现在市场上的装修材料大都含有挥发性有害物质,对人体危害程度相当大,如甲醛等。
(3)室内环境安全问题已经引起了越来越多的人的担心,因煤气、天然气泄漏而引发CO中毒或发生爆炸的事故时有发生。
随着人们对生活环境的要求的不断提高,研制出一款成熟的智能健康家居环境监测系统成为市场的迫切需求。
1 系统结构本系统采用树形拓扑结构,由多个传感器节点、一个协调器以及上位机组成。
分布室内各方位的传感器节点在8051单片机控制下采集室内环境参数,由无线射频模块将采集到的数据传输至协调器,由协调器的MCU统一进行处理,协调器处理后的数据再通过标准的RS232串口传送给PC机,PC机实时显示收到的环境参数,同时手机端也可以实时查询室内的环境参数。
上位机预先根据一定标准设定阈值,收到数据后会自动将环境参数与阈值进行对比,当某一项参数含量超过预先设定的阈值时,PC机会通过GPRS模块将报警信息发送到手机端,从而实现了实时报警功能。
其系统框图如图1所示。
2 系统硬件设计传感器节点要实现采集环境参数数据并把数据传输到协调器的功能,主要由各种传感器、8051CPU 和CC2530无线射频电路构成。
基于Zigbee技术的室内环境监测系统设计
基于Zigbee技术的室内环境监测系统设计ZigBee(即低速率、低功耗无线网络协议)是一种用于短距离的无线通信技术,通常用于物联网设备之间的互联。
它是基于IEEE 802.15.4标准的无线通信协议,能够实现低功耗、低成本和可靠的数据传输。
基于ZigBee技术的室内环境监测系统能够实时监测室内的温度、湿度、光照强度等参数,并将数据传输到中央控制器或者手机等设备上,以便用户实时了解室内环境的状态并做出相应的调整。
室内环境监测系统由多个传感器节点、一个协调器(也称为网络协调器)和一个可视化监测界面组成。
传感器节点是监测环境参数的设备,包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
这些传感器节点通过ZigBee无线通信与网络协调器进行数据传输。
传感器节点通常由一个微控制器、一个或多个传感器和ZigBee无线芯片组成。
微控制器负责采集传感器数据,并通过无线芯片将数据发送给网络协调器。
传感器节点通常使用电池供电,通过低功耗设计能够延长电池使用寿命。
网络协调器是整个系统的核心设备,负责接收传感器节点发送的数据,并将数据传输给中央控制器或手机等设备。
网络协调器通常具有更高的计算和存储能力,可以处理更多的数据、实现更复杂的功能。
网络协调器和传感器节点之间使用ZigBee无线通信进行数据传输,其通信距离一般在几十米到几百米之间,具体距离取决于具体的环境。
可视化监测界面是用户用于实时了解室内环境状态的界面。
通过可视化监测界面,用户可以查看当前的温度、湿度、光照强度等参数,并设置相应的报警阈值。
当环境参数超过设定的阈值时,系统会发送报警信息给用户。
可视化监测界面可以在中央控制器上显示,也可以通过手机等设备进行远程监控。
基于ZigBee技术的室内环境监测系统具有以下优点:1. 低功耗:ZigBee技术采用了低功耗设计,使得传感器节点可以长时间使用电池供电,减少更换电池的频率。
2. 可靠性高:ZigBee技术具有自组网和路由功能,能够自动建立和维护节点之间的通信连接,具备较强的抗干扰能力和数据可靠性。
基于Zigbee的无线监测系统的设计和实现
基于Zigbee的无线监测系统的设计和实现近年来,随着智能家居概念的兴起以及物联网技术的不断发展,各种无线监测系统也被广泛应用于各个领域。
其中,基于Zigbee协议的无线监测系统因其低功耗、高可靠性等优点而备受推崇。
本文通过对基于Zigbee的无线监测系统的相关知识进行研究和分析,探讨了其设计和实现方案,并对其优缺点以及未来的发展趋势进行了展望。
一、Zigbee协议简介Zigbee是一种低功耗、短距离、低速率的无线通信协议,适用于小型网格、传感器网络等应用场景中。
它采用IEEE802.15.4标准进行通信,能够提供高效的数据传输和通信距离,并且具有一定的网络管理和安全机制。
Zigbee在许多领域的应用非常广泛,例如智能家居、工业自动化、智能交通等。
二、无线监测系统的设计方案无线监测系统是指通过无线传感器网络采集数据,然后将数据传输到监测中心并进行处理的一种系统。
针对这一场景,我们可以采用基于Zigbee协议的无线监测系统设计方案:1、硬件设计在硬件方面,主要包括传感器节点、中继节点和基站三个部分。
(1)传感器节点:传感器节点负责采集环境中的数据,并将数据传输到中继节点。
每个传感器节点都配备有一个或多个传感器模块,例如温度传感器、湿度传感器等,通过采集环境数据并将数据存储到模块内存中。
(2)中继节点:中继节点负责接收来自传感器节点的数据,并将数据传输到基站。
此外,中继节点还负责网络管理和节点控制等任务,可以优化数据传输流程和降低功耗等。
(3)基站:基站是无线监测系统的中心节点,负责接收来自中继节点的数据并进行处理。
基站需要提供统一的数据接口、数据处理和展示功能。
2、软件设计软件方面主要涉及到通信协议、网络协议和应用程序设计等。
通信协议:无线监测系统应采用Zigbee协议进行传输,以实现低功耗、高效率和高可靠性的数据传输。
网络协议:在Zigbee中,使用网络协议栈来进行网络管理和数据传输等操作,其主要功能包括路由选择、数据传输和节点协调等。
基于ZigBee的煤矿环境监测系统设计
通信 , 分配一个 1 6位的地址作为 网内通信地址 , 以减小数
1网 络 结构 及 地 址 分 配 模 式
Zg e iB e以一个 个独立 的工作 节点为依 托 , 通过无 线通 信组 成星状 、 树 ) 或 网状 网络 。对于任何一 个具有上 串( 状
种成熟的 Zg e 系统芯片 C S iB e MO 解决方案 ,满足 Zg e 在 iB e 2 Hz M波段对低成本 、 .G l 4 S 低功耗的要求。C 2 3 包括了一 C 40
个工业 增强型的 8 8 5 控制器 和一个高性能的 2 H 位 01 .G z 4 D S( S S 直接序列扩频 ) 射频收发器核心。增强型 85 内核使 0 1 用标准的 8 5 指令集,具有 8 01 倍于标准 8 5 内核的性能 , 01 满足 C 2 3 C 4 0协议栈、 网络和应用软件对 MC U的要求 。
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的第 一职责 , 只有 在网络建 立后 , 他设备 节点 才能加 入 其
信 息 的采 集及传输 ,本 系统设 计主要 针对 矿井下 数据采 集 。利用 Zg e iB e网络完成对 网络 的组建 。凭借基于 Zg e i e B
技术 的无线传感器 网络节 点可以移动 、组 网快速简单 、 成 本低 和网络易维护等特点 , 该监 测系统在矿井 中有着很 大 的推广应用价值 。
基于Zigbee无线传感器网络的室内环境监测系统设计(可编辑)
基于Zigbee无线传感器网络的室内环境监测系统设计普通湖南大学硕士学位论文于Zigbee境监测系无线传感器网络的室内统设计基环IndoorenvironmentmonitoringsystembasedonZigbeewirelesssensornetwo rksbyZhangHaoAthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsfo rthedegreeofMasterofSoftwareengineeringlnSoftwareengineeringintheGrad uateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZhouShunxianSeniorEngin eerDaiZhengbinMarch,2013湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:帮之日期:bl、年u月汐日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密口,在年解密后适用本授权书。
2、不保密姒请在以上相应方框内打“√”作者签名:≮长.吼渤瞬≮月汐日基于Zigbee无线传感器网络的室内环境监测系统设计摘要随着无线传感技术及物联网应用技术的迅猛发展,无线传感器网络技术已广泛应用于工业、农业及国防等领域,也逐步应用于人们的日常生活。
基于ZigBee技术的环境智能监测系统设计
将 整 个 系统 集 成 在一 块 模 块上 ;另 一种 是 将 Z i g B e e射 频 收 发模 块 设 计成 单 独 模 块 。 前 者 系 统集 成 性 比较 好 、 体 积小 , 但兼 容 性 比 较差 , 后 者 扩 展性 比较 好 , 可与 其 他 的 无 线射 频 模 块 使 用 , 也 可 用 于其 他 用途 的元 线 网络 系 统 。本 系 统 就 采 用第 二 种 方 式 , 传 感 器 节 点 和 协调 器 节 点采 用 相 同的 Z i g B e e无 线射 频 模 块 。 2 . 1 传 感 器 节 点 系 统 采用 CC 2 5 3 0单 芯 片 , 它是 基 于 I E E E 8 0 2 . 1 5 . 4标 准 和 Z i g B e e技术 应 用 , 结合了 R F收发 器 、 增强型的 8 0 5 1 CP U、 存 储
在 智 能 家 居 的 环 境 监 测 、矿 井 的环 境 监 测 、粮 仓 的环 境监
测、 农 业 大棚 的 环 境 监 测 中 , 如 果 采用 传 统 的有 线 监 测 方 法 , 会 导致布线繁琐 、 建 置成 本 高 、 维 护 不 方 便 以及 系统 的可 扩 展 性 和 移 动 性 差 等 问题 。无 线 监 测 系 统 不 仅 省 去 了大 量 的布 线 工 作 和 维护费用 , 而且 网络 部 署 更 加 规 范 。 近 年来 . 无 线 技 术 以它 优 越 的灵 活 性 和 便 捷 性 在 网络 应 用 中 发 挥着 日益 重 要 的作 用 。
1 系统 设 计 1 . 1 Z i g B e e无 线 网 络
图 1 网络 结 构 图
I -
2 硬 件 设 计
Z i g B e e网 络 一 般 由协 调 器 ( Co o r d i n a t o r ) 、 路 由器 ( R o u t e r )
基于Zigbee的货仓环境在线监测系统设计与实现
基于Zigbee的货仓环境在线监测系统设计与实现基于Zigbee的货仓环境在线监测系统设计与实现一、引言货仓环境是货物存储和管理的重要环节,如何保证货仓环境的安全稳定对于货物的质量和保护具有至关重要的意义。
然而,传统的货仓环境监测方式通常依赖于人工抽样和定期检测,效率低下且容易遗漏重要信息。
因此,本文基于Zigbee技术,设计与实现一种货仓环境在线监测系统,旨在提高货仓环境监测的准确性和实时性。
二、系统设计1. 系统架构基于Zigbee的货仓环境在线监测系统主要由传感器网络、数据传输模块、数据处理与分析模块以及远程监控终端构成。
传感器网络负责收集货仓环境数据,数据传输模块将采集到的数据传输至数据处理与分析模块,通过远程监控终端可以实时监测货仓环境并实施相应控制。
2. 传感器网络传感器网络是系统的核心组成部分,用于感知货仓环境的各项参数。
具体地,我们可以设置温度传感器、湿度传感器、光照传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器等多种传感器,以实时、全面地监测货仓环境的温度、湿度、光照强度、氧气含量以及二氧化碳浓度等关键指标。
3. 数据传输模块数据传输模块采用Zigbee无线通信技术,实现传感器网络数据的无线传输。
Zigbee技术具有低功耗、低速率等特点,适用于环境监测领域。
我们可以通过组建传感器网络和安装相应的数据传输模块,将数据传输至数据处理与分析模块。
4. 数据处理与分析模块数据处理与分析模块负责接收、存储、处理和分析传感器网络传输过来的数据。
首先,数据处理与分析模块应提供一套完整的数据接收和存储机制,确保数据的完整性和可靠性。
其次,可以利用数据处理与分析算法,对传感器网络收集到的数据进行处理和分析,提取关键信息以进行环境参数的预测和故障警报等。
5. 远程监控终端远程监控终端是系统的用户界面,用户可以通过该终端实时监测货仓环境以及进行相应的控制。
具体地,用户可以查看和分析货仓环境的历史数据和实时数据,同时,也可以对货仓环境进行相应调整和控制。
基于ZigBee的矿井环境监测系统的设计
图3 温度传感器电路
1.4 甲烷采集模块 甲烷采集模块采用 MQ-4 气体传感器,可实时检测
甲烷含量。MQ-4 气体传感器所用的气敏材料是二氧化 锡(SnO2),在洁净空气中导电率较低。由于其化学稳 定性好,对温度变化不敏感,因此它具有很高的灵敏度 和选择性,特别适合于测量甲烷等参数。电路原理图如
图5 ZigBee通信电路
1.6 显示块 显示模块采用 LCD1602 显示屏,主要作用是: 1)显示各种参数设置信息; 2)记录所需运行环境下所有相关参数。电路原理
图如图 6 所示。
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图4 甲烷采集电路
1.5 ZigBee通信模块 ZigBee 技术是在 20 世纪 90 年代中期由美国提出的
一种无线射频传输技术,它具有体积小、功耗低和抗干 扰能力强等优点。其工作原理如下:
1)将数据从主机发送出去; 2)在网络中建立一个与主机连接的无线信道; 3) 当 主 机 收 到 该 信 息 时, 通 过 该 信 号 向 从 机 传 送 相 应 的 控 制 命 令 或 指 示。ZigBee 模 块 电 路 采 用 了 LRF215A 单片机控制芯片 [7]。电路原理图如图 5 所示。
图 4 所示。
图2 单片机最小电路图
1.3 温湿度采集模块 温 湿 度 采 集 模 块 采 用 DHT11 数 字 型 温 湿 度 传 感
器 [6]。它能自动检测环境温度和湿度信号,并将数据传 递给单片机,从而使其对环境条件进行调节控制。具有 精度高、灵敏度高、稳定性好等特点,可以满足不同场 合对温湿度敏感程度要求的需要,并能适应各种环境下 工作条件及使用要求。电路原理图如图 3 所示。
基于ZigBee的环境监测系统设计
基于ZigBee的环境监测系统设计摘要:文章介绍了ZigBee技术的特点及在环境监测中的应用,提出并设计了一种基于Zigbee技术的环境监测系统,详细介绍了该系统的软件和硬件设计方案。
希望能够通过文章的介绍与分析,能够给相关工作人员带来一定启示,仅供参考。
关键词:ZigBee;PM2.5;环境监测引言当前经济的迅速发展及工业化的迅速推进带来了工业废气和温室气体排放量的急剧增加,导致环境的进一步恶化和全球温度上升,尤其是我国北方进入冬季供暖期后,部分地区雾霾严重,较差的空气质量影响了人们的生活、工作,不利于社会的可持续发展。
人们迫切需要对大气环境开展监测和预报,以便合理的安排工作和出行,采取更广泛、有效的措施控制污染。
因此,建立大气环境的监测系统至关重要。
随着嵌入式技术及传感器技术的进步,无线传感器网络已经深入到人类生活的各个方面。
Zigbee技术作为短距离无线通信技术的代表之一,具有低功耗、短时延、组网灵活、自愈力强等诸多特点,可以广泛应用于低速无线传感网络中。
基于上述原因,文章提出了无线传感网络大气环境监测系统的设计方案。
本方案在特定区域中建立ZigBee无线网络,通过终端节点采集温度、湿度,PM2.5和有毒有害气体等数据信息,并将传感器信息由协调器传给嵌入式网关,网关处理后,将直观的信息显示在QT界面、PC机串口,并以信息的形式发动到手机终端,同时实现与外部Internet网络的通信。
1 硬件电路设计及应用1.1 系统总体结构设计该系统主要分为三大模块:无线通信采集模块、网关节点模块和信息传输模块,无线通信采集模块主要实现大气监测区域的无线网络的组建、传感器采集节点的控制和数据信息在网络间的传送,其中传感器采集节点用来采集二氧化碳、一氧化碳、PM2.5、温度、湿度等大气环境信息,系统使用基于ZigBee协议的CC2530芯片进行传感器节点控制。
网关节点模块主要实现无线传感器网络采集来的信息处理,主要功能体现在两个方面:(1)采集信息再通过GPRS模块进行转发时的协议数据帧的转换;(2)网络服务器的搭建。
基于ZigBee技术的环境监控系统设计
中 图分 类 号 :T N 9 2 9 . 5
文献标 识码 :A
文 章编 号 :1 0 0 3 — 9 7 6 7( 2 0 1 5 )1 9 - 0 8 8 — 0 2
传 统 的监 控 方 式 主要 采 用 有 线 网络 对 环 境进 行 监 星型 结构组 成 网络拓 扑 ,可实 现一点对 多点 、两 点间对
汇 聚 节 点 接 收 传 感 器 节 点 采 集 的 数 据 ,并 通 过 以 中断 的方式 接收 到请求 后 ,解 析请 求命令 ,然后 通知
RS 2 3 2异步 串 口通信把 接 收到 的数据上 传 给上位机 。汇 需 要采 集 的传 感器 节点 ,传感点启 动和管 理整 个无 线传感 器 网络 ,而传感器 节点 相应 的传感器 进行 工作 ,将采集 到 的传感 器数据 打包再
网络无需 传输介 质 ,只需 在组 网区域 内安装接入 点设备
监控 中心
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就可 以建 立局 域 网 ,便 可将传 统的监控 方式转 向以信 息 和软件 为 中心的现代 监控模式 ,使监控 变得更 加简单 有
效。 总之 , 在 网络建设 的灵活性 、 便捷性 、 扩展性等方 面 , 无线 网络具有 独特 的优势 ,并 展示 了 良好 的发展前景 。 因此 ,利用无 线 网络 技术 ,设 计相应 的无线监 控系 统 ,
系统 。在 该系统 中 ,传感 器节点 充 当网络的终端 节点 ,
汇聚节 点充 当网络 的协 调器 。该 系统 中各个节 点之 间以
作者 简介 :吴昊 ( 1 9 8 6 - ),男 ,上海人 ,本科 ,中级工程 师。研 究方 向:电子技术。
基于的浴室环境监测系统
项目内容与步骤
2. 硬件选型与设计
传感器选型:选用DHT11、MQ-2等传感器分别测量温 湿度和空气质量
Zigbee模块:选用XBee-PRO Zigbee无线通信模块 ,具有低功耗和长距离传输的特点
网关设计:选用Arduino或Raspberry Pi作为网关 核心板,外接Wi-Fi或蓝牙模块
项目内容与步骤
该系统具有低功耗、长 距离传输、可自组网等 优点,为浴室环境监测 提供了高效、实用的解 决方案
项目目标
26024/3/21
项目目标
实时监测浴室的 温度、湿度、空
气质量
当环境参数异常 时:系统能够自
动报警
实现数据的远程 传输和监控
优化能源消耗: 实现节能环保
项目内容与步 骤
项目内容与步骤
1. 系统架构设计
3. 软件设计与实现
传感器节点软件:实现DHT11、MQ-2传感器的数据采 集,并将数据通过Zigbee协议上传至协调器节点
协调器节点软件:接收来自传感器节点的数据,通 过Zigbee协议将数据上传至网关
网关软件:解析来自协调器节点的数据,通过Wi-Fi 或蓝牙将数据传输至云平台。同时接收来自云平台 的指令,将其转发至协调器节点
传感器节点:负责采集浴室的温度、湿度、空气质 量数据,并上传至协调器节点 协调器节点:负责接收传感器节点数据,并将数据 整合后通过Zigbee协议上传至网关 网关:负责将接收到的数据通过Wi-Fi或蓝牙等方式 传输至云平台,同时接收来自云平台的指令,将其 转发至协调器节点 云平台:存储并处理来自网关的数据,提供Web端和 移动端的数据展示与报警功能
基于zigbee的浴 室环境监测系统
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河北工业大学本科毕业设计(论文)任务书
毕业设计(论文)题目:基于zigbee的环境监测系统的设计与实现
适用专业:
学生信息:学号:姓名:班级:
指导教师信息:姓名:职称:
下达任务日期:2012年2月29日
内容要求:(阐明与毕业设计(论文)题目相关、需要通过毕业设计解决、或通过毕业论文研究的主要问题。
后面应列出建议学生在毕业设计(论文)前期研读的重要参考资料(书目、论文、手册、标准等)环境条件中的温度和湿度指标是其重要参数, 研制可靠且实用的温湿度监测系统显得非常重要。
通常, 采用有线网络实现温湿度监测,具有布线麻烦、设备随意移动性不强等缺点。
随着射频技术、集成电路技术的发展, 无线通信功能的实现越来越容易,数据传输速率也越来越快, 并且逐渐达到可以与有线网络相媲美的水平。
无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)是计算机、通信和传感器3项技术相结合的产物,近年来得到了飞速发展,已成为计算机科学领域一个活跃的研究分支[1]。
而Zigbee是部署无线传感器网络的新技术, 已于2004年底推出。
ZigBee技术是一种应用于短距离范围内,低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术。
主要研究和解决以下问题:
(1)分析现有基于zigbee的环境参数采集的技术现状、存在问题、发展趋势等。
(2)系统研究无线传感器网络、技术参数和应用方法,C语言程序设计方法,组网方式。
(3)应用循环和查询方式显示采集到的参数信息,研究通信协议,改进通信方法,将设计结果与其他采集系统进行优劣性的比较,并提出改进方案。
参考文献
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for Greenhouse.中国自动化学会控制理论专业委员会C卷.2011.
方法要求:(阐明与毕业设计(论文)问题解决和研究相关的实验、设计、调研方法和技术路线。
)本要求开发了一套符合要求的环境温度/湿度监测系统,系统能对大面积的多点的温度/湿度进行监测,并将数据传输到PC机上进行数据存储与分析,并输出打印曲线,在设备异常情况下还以多种形式的报警通知相应人员。
同时系统具有强大的分级管理功能,为不同阶层的用户管理提供了一个多级的管理、监控平台。
具体包括:
1)通过广泛查阅资料、调研,对国内外现有环境参数采集系统研究现状、应用领域、技术特点等进行分析研究,重点了解现有远程报警系统和控制技术。
2)进行无线传感器网络基本框架设计,研究zigbee传感器采集技术、组网技术、数据传输技术。
3)深入研究无线传感器网络及应用,并针对系统进行方案设计。
4)系统研究实现基于zigbee无线传感器网络参数采集系统的具体方案,程序设计,组网实验,能够完成有关参数的检测和自动控制。
5)针对基于zigbee无线传感器网络参数采集系统有效性、可靠性、实时性、复杂度进行分析比较,确定系统最终设计方案,确保系统设计简单易行。
6)在完成基本系统设计任务基础上,针对系统的不足提出改进方案。
过程要求:(提出毕业设计(论文)的周工作进度、工作质量、阶段成果要求。
)
第一周:认真研究,深刻领会课题的目的,最终的成果要求,查阅与课题相关的文献资料,并进行技术调研,周末汇报参考文献查阅情况,进行内容综述。
第二周:整理文献资料,根据任务要求,制定完整的工作计划,周末提交书面计划材料。
第三周:学习与课题相关的关键技术,包括:传感器与检测技术、嵌入式处理器原理及其接口技术、嵌入式程序设计方法;进行系统具体实施方案的论证。
第四周:熟悉CC2530处理器的C语言开发环境,掌握C语言程序设计;进行前期工作总结,撰写前期工作报告。
第五周:接受前期工作检查,修改设计方案。
第六、七周:采用zigbee模块,进行程序编写实现参数采集。
第八周:根据初步测试结果搭建处理器通信系统电路,完善单片机软件程序设计。
第九周:中期工作总结,完成中期报告。
第十周:接受中期工作检查,完成系统仿真,基本完成硬件电路调试。
第十一周:应用C语言完成环境参数信号的实时监测,完善界面显示。
第十二周:改进设计;整理设计内容、分析实验结果,撰写论文。
第十三周:修改论文并提交论文初稿。
第十四周:根据指导教师意见修改论文,并提交设计论文定稿。
第十五、十六周:整理全部设计文档,准备答辩。