基于ZigBee技术温室大棚控制系统的设计

发布时间：2017-10-29 17:32

  本文关键词：基于ZigBee技术温室大棚控制系统的设计

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【摘要】：我国是农业大国,农业创新应用的空间有无限大。温室大棚作为农业中重要的基础设备,人们越来越重视其向智能化的方向发展。尤其近年来,互联网、通信技术、计算机等领域的不断壮大,使得对温室大棚的控制日趋科技化。传统的温室大棚主要靠有线通信和人工的方式来控制,不仅效率低、成本高,而且后期的升级维护也很困难。随着无线传感网络技术和嵌入式技术的发展,新型温室大棚控制系统迎来新的变革。ZigBee技术以其低功耗、低成本、低复杂度等特点深受人们的追捧。通过ZigBee技术、专用传感器和智能终端设备的搭配使用,人们就可以实时掌握并控制温室大棚内的数据信息。在此背景下,本文设计了一套基于ZigBee技术的温室大棚控制系统。论文首先对温室大棚控制系统的需求进行分析,制定设计目标和技术路线,而后给出系统的总体设计,并且按照功能需求,选取四种传感器模块,包括温湿度传感器、光敏传感器、土壤湿度传感器、继电器传感器,并给出了CC2530芯片与传感器模块的接口电路。介绍了ZigBee协议栈,对节点功能进行了设计给出了终端节点、路由节点和协调器节点的软件流程图,形成自组织网络,最后用ZTOOL工具对组网结果进行了测试。另外,利用4G、WiFi或以太网作为数据传输载体,实现了A ndroid客户端与分布式无线传感器节点的通信。依据网关的功能分析,给出了网关服务程序的实现过程。介绍了协议栈通信协议、串口通信协议和应用层通信协议,并基于三种通信协议,使用串口工具对数据通信的过程进行了测试。在文章的最后,还给出了Android客户端软件功能的定义和实现,对软件的功能进行了演示。
【关键词】：温室大棚 ZigBee 网关 Android
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S625;TN92
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究动态11
• 1.3 论文组织结构11-13
• 第二章 系统的需求分析及总体设计13-25
• 2.1 系统总体分析13-14
• 2.1.1 设计目标13
• 2.1.2 技术路线13-14
• 2.2 用户需求分析14-16
• 2.2.1 功能需求分析14-15
• 2.2.2 性能需求分析15
• 2.2.3 其他需求分析15-16
• 2.3 系统总体设计16-17
• 2.4 节点的硬件设计17-23
• 2.4.1 CC253017-18
• 2.4.2 传感器模块18-23
• 2.5 本章小结23-25
• 第三章 基于 ZigBee协议栈的无线传感器网络节点的实现25-39
• 3.1 ZigBee软件开发环境25
• 3.2 ZigBee协议栈25-30
• 3.2.1 ZigBee协议栈的介绍25-27
• 3.2.2 OSAL调度管理27-28
• 3.2.3 ZigBee协议栈工作流程28-30
• 3.2.4 信道配置30
• 3.3 ZigBee节点功能设计30-32
• 3.4 ZigBee自组织组网的实现32-38
• 3.4.1 协调器程序33-34
• 3.4.2 终端节点、路由节点程序34-36
• 3.4.3 组网测试36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 数据通信的实现39-51
• 4.1 网关总体分析39-41
• 4.1.1 网关功能分析39-40
• 4.1.2 网关设计分析40
• 4.1.3 网关程序框架40-41
• 4.2 网关服务程序41-44
• 4.2.1 串口服务线程42-44
• 4.2.2 Socket服务线程44
• 4.3 节点间通信协议44-49
• 4.3.1 协议栈通信协议45-47
• 4.3.2 应用层通信协议47
• 4.3.3 串口通信协议47-48
• 4.3.4 数据通信的流程48-49
• 4.4 数据通信的测试49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 客户端软件的实现51-57
• 5.1 编译环境51
• 5.2 软件的总体设计51-54
• 5.2.1 软件功能的定义51-52
• 5.2.2 用户控制程序定义52-54
• 5.3 客户端软件功能的演示54-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 总结与展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-60

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本文编号：1114013