基于ZigBee技术的大棚环境监测研究与实现

论文摘要

近年来,随着我国农业现代化步伐的加快,农业现场环境信息采集已经达到自动控制的阶段。环境数据可以通过传感器进行自动采集,然后无线传输给监控中心,不但减少了劳动力,还提高了农作物的产量和质量。无线传感器网络是当今备受关注的新型技术,被广泛应用于各种分布式采集数据领域,而ZigBee技术以其近距离、低功耗、低速率、低成本等特点常被应用于工业控制、环境监测等方面,所以将ZigBee技术与无线传感器网络相结合,更加适合于大棚环境监测系统的开发。通过对无线传感器网络和ZigBee技术的学习,设计完成了基于ZigBee技术的大棚环境监测系统。本文分别介绍了系统的下位机和上位机软件设计,设计完成了具有数据采集、无线传输、数据显示和保存等功能的监测系统。该系统能够自动采集环境数据,将信息及时发送给监测中心的PC机,PC机可以实时显示环境信息,对异常数据进行报警提示。用户可以掌握大棚的环境信息,及时对异常环境做出调整,实现了农业智能化。该系统的硬件设备主要包括终端节点和协调器节点,终端节点由温湿度传感器、单片机和ZigBee模块组成,传感器负责采集环境信息,单片机负责信息的处理和转换,ZigBee模块则负责传输本节点或者转发其他节点信息至协调器节点,而协调器节点负责组建整个ZigBee网络以及将接收到的数据通过RS232串口传输到监测中心的PC机中。系统的上位机软件开发采用Visual Basic.NET语言和Access数据库系统,将终端节点采集到的温度和湿度信息实时显示到系统界面,并且将数据存储到数据库中,从而实现了对大棚环境的监测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 选题的目的及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 主要研发内容及论文结构
• 1.5 本章小结
• 2 无线传感器网络与ZigBee网络技术
• 2.1 无线传感器网络概述
• 2.1.1 无线传感器网络结构
• 2.1.2 无线传感器节点结构
• 2.1.3 无线传感器网络特点
• 2.2 ZigBee无线网络概述
• 2.2.1 ZigBee无线网络特点
• 2.2.2 ZigBee与其他无线通信协议比较
• 2.2.3 ZigBee网络拓扑结构
• 2.3 本章小结
• 3 大棚环境监测系统需求分析
• 3.1 硬件平台需求分析
• 3.2 软件系统需求分析
• 3.3 本章小结
• 4 大棚环境监测系统设计与实现
• 4.1 大棚环境监测系统总体结构设计
• 4.2 系统下位机结构设计
• 4.3 下位机硬件开发平台
• 4.3.1 温度传感器与湿度传感器简介
• 4.3.2 单片机STC89C52简介
• 4.3.3 ZigBee无线单片机开发套件CC2530简介
• 4.4 系统下位机的设计与实现
• 4.4.1 开发环境
• 4.4.2 单片机传输模块程序设计
• 4.4.3 ZigBee网络传输模块软件设计
• 4.5 系统上位机软件的设计与实现
• 4.5.1 开发环境
• 4.5.2 大棚环境监测系统整体功能划分
• 4.5.3 通信协议设计
• 4.5.4 系统数据库设计
• 4.5.5 大棚环境监测系统模块划分
• 4.5.6 大棚环境监测系统的软件实现
• 4.6 本章小结
• 5 系统测试
• 5.1 系统试制
• 5.2 性能测试
• 6 总结
• 6.1 总结
• 6.2 存在的问题与不足
• 6.3 展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 致谢