基于ZigBee技术的水库信息动态监测系统设计

发布时间：2017-04-10 16:23

  本文关键词：基于ZigBee技术的水库信息动态监测系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国是世界上水库数量最多的国家，其中小型水库占了绝大部分，且多数位于偏远的山林地区。对于这些水库的相关实时信息，单靠工作人员定时巡检，，需要投入大量的人力及资金，且时效性低，很难实时掌握水库状况。如果采用有线连接的分布式系统对水库信息进行监测，又会出现由于监测点分散、布线网络搭建工作量大且维护不便等问题。随着通信技术的发展，采用无线接入的通信方式对这些水库进行信息监测是最好的选择，本项目采用支持ZigBee技术且功耗及成本低的设备，通过终端显示控制设备与无线传感器节点之间组成的ZigBee无线网络系统，构建了一套水库信息动态监测系统，具有实用性强、布线复杂度低、维护简单的优点，能很好地解决偏远小型水库的信息采集不便等问题。 本文首先在分析ZigBee组网技术的基础上，确定了系统的总体方案，选用CC2530片上系统(SoC)芯片作为实现ZigBee技术的主控芯片，规划了无线传感器节点和终端显示电路的构成。 其次，对无线传感器节点和终端显示电路的设计作了详细介绍，其中节点的硬件包括接口电路、按键复位电路、JTAG接口、LED指示灯、USB转串口电路、电源模块，以及各传感器接口和信号调理电路；终端显示电路硬件包括接口电路、JTAG接口、LED指示灯、STC单片机最小系统、USB转串口电路、RS232串口电路、电源模块，以及电阻触摸屏接口电路。 然后，结合设计制作的硬件电路以及系统的功能要求，在Z-Stack协议栈的工程模板里进行驱动程序的添加和应用程序的开发，实现整个系统的网络组建以及传感器信号采集数据的传输和测量结果的显示。 最后，对整个系统进行总体调试，逐步的测试使整个系统的功能都得到了有效地实现，组建的ZigBee网络工作稳定，节点传感器采集的数据传输可靠，测量结果显示准确。
【关键词】：水库信息监测 ZigBee技术 Z-Stack协议栈 CC2530芯片 无线传感器节点 终端显示电路
【学位授予单位】：南昌工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP274;TN92
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 研究背景7
• 1.2 研究的目的与意义7-8
• 1.3 国内外研究现状8-10
• 1.4 主要研究内容及结构安排10-12
• 1.4.1 主要研究内容10
• 1.4.2 论文结构安排10-12
• 2 系统概述12-21
• 2.1 水库信息的组网技术-ZigBee12-16
• 2.1.1 ZigBee 技术概述12-14
• 2.1.2 ZigBee 网络拓扑结构14-15
• 2.1.3 ZigBee 协议框架15-16
• 2.2 系统总体方案设计16-20
• 2.2.1 ZigBee 芯片的选型17-18
• 2.2.2 无线传感器节点18-19
• 2.2.3 终端显示电路19
• 2.2.4 系统的开发环境-IAR19-20
• 2.3 本系统的特点20-21
• 3 系统硬件设计21-41
• 3.1 CC2530 模块的设计21-22
• 3.2 无线传感器节点底板的设计22-34
• 3.2.1 底板接口电路、按键复位电路、程序下载电路的设计22-23
• 3.2.2 LED 灯组的设计23
• 3.2.3 USB 转串口电路的设计23-25
• 3.2.4 电源模块的设计25
• 3.2.5 超声波模块信号调理电路的设计25-27
• 3.2.6 DS18B20 温度传感器信号调理电路的设计27-30
• 3.2.7 浊度传感器信号调理电路的设计30-31
• 3.2.8 pH 复合电极信号调理电路的设计31-32
• 3.2.9 SHT10 温湿度传感器信号调理32-33
• 3.2.10 微尘传感器信号调理电路的设计33-34
• 3.3 终端显示底板电路的设计34-40
• 3.3.1 电源模块的设计35
• 3.3.2 单片机最小系统及 LED 灯组35-36
• 3.3.3 两路串口切换电路的设计36-38
• 3.3.4 RS232 串口的设计38-39
• 3.3.5 DGUS 电阻触摸屏的电路设计39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 系统软件设计41-66
• 4.1 TI Z-Stack 协议栈41-42
• 4.2 无线传感器节点的软件设计42-57
• 4.2.1 HC-SR04 超声波传感器驱动程序设计42-46
• 4.2.2 DS18B20 温度传感器驱动程序设计46-49
• 4.2.3 SHT10 温湿度传感器驱动程序设计49-55
• 4.2.4 ADC 采集数据55-57
• 4.2.5 节点软件的工作流程57
• 4.3 终端显示电路的软件设计57-65
• 4.3.1 协调器的程序设计57-59
• 4.3.2 STC 单片机的程序设计59-62
• 4.3.3 DGUS 电阻触摸屏的配置62-65
• 4.4 本章小结65-66
• 5 系统的总体调试66-70
• 5.1 硬件测试66
• 5.2 组网测试66-67
• 5.3 数据采集、通信、显示测试67-69
• 5.4 本章小结69-70
• 6 结论与展望70-72
• 6.1 本文总结70
• 6.2 工作展望70-72
• 参考文献72-75
• 硕士期间取得的研究成果和参与的项目75-76
• 致谢76-77
• 附录77-78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李雷;蔡跃波;;我国水库大坝安全监测与管理的新动态[J];大坝与安全;2005年06期

2 吴学文;彭光路;查理敏;;基于ZigBee的无线传感器网络在大坝安全监测中的应用[J];水电自动化与大坝监测;2008年06期

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4 李军;申俊泽;;超声测距模块HC-SR04的超声波测距仪设计[J];单片机与嵌入式系统应用;2011年10期

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6 胡广明;孙加龙;吴旭东;;小型水库动态监管系统在江西省的应用[J];中国防汛抗旱;2010年06期

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  本文关键词：基于ZigBee技术的水库信息动态监测系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：297132