基于ZigBee的远程无线温湿度测控系统的研究

发布时间：2017-04-08 23:26

  本文关键词：基于ZigBee的远程无线温湿度测控系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技的迅猛发展,无线通信技术已经成为了21世纪最为热门的研究技术之一,它被广泛地应用到各行各业的工作、管理、交流和教育等方面。无线通信技术的发展提高了人们的生活质量,从而也不断的推动着社会的进步和发展,在人类社会中发挥着越来越重要的作用。ZigBee无线通信技术更是一种非常重要的信息通信方式。集成了无线通信、网络、嵌入式计算和传感器四大技术而形成的ZigBee技术是一种全新的信息截取和处理技术,它能够实时监测各种环境下的监测区域的信息,对各种采集到的信息进行处理并且发送到需要的用户端。ZigBee技术具有低速率、低功耗、短距离等特点,是专为低速率的控制网络和传感器设计的无线网络协议。ZigBee无线协议实现了低复杂性等的资源要求并且有标准的规范,使它区别与其他普通无线协议。由于我国各行业产业例如养殖业和一些生产行业对温湿度以及其他信息采集实时监控的需求越来越多,并且在一些复杂环境和危险区域存在布线困难等问题导致大多数待监控区域无法实现实时远程测控,设计了一个基于ZigBee技术的远程无线温湿度测控系统并予以研究和应用拓展,使得监测的各个数据能够实时、及时、精准地在各个应用领域发送到指定的用户端,此系统可以应用在各个环境甚至一些危险领域中。本论文主要研究内容有以下几方面:(1)本文根据本课题研究的实际需求,选取ZigBee技术作为无线通信技术;采用了SOC解决方案的最典型代表德州仪器的CC2530芯片,DHT11温湿度传感器和MQ-2气体传感器等作为本系统应用中的最佳选择。(2)在决定系统整体设计方案后,本文设计了ZigBee节点的PCB核心板、传感器调理电路、电源模块电路、电源管理模块电路、通讯模块电路和相关接口电路等。(3)为实现远程无线测控目标区域的温湿度,本文设计并编写了ZigBee终端和协调器的源程序并写入设备,设计了PC端测控软件和手持安卓设备端测控软件。本文设计的基于ZigBee的远程无线温湿度测控系统最终在PC端和安卓端进行了测试,并成功实现了远程测控,测试结果说明了本文设计的硬件的良好兼容性和软件测控的可行性,可以很好的满足应用需求。
【关键词】：ZigBee 温湿度 无线测控
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH811;TH837;TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-15
• 1.1 课题的背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究发展现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.3 论文结构安排13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 2 ZigBee技术概论15-23
• 2.1 短距离无线通信网络技术15-16
• 2.1.1 蓝牙传输技术（Bluetooth）15
• 2.1.2 无线保真技术（Wi-Fi）15
• 2.1.3 红外技术（IrDA）15-16
• 2.1.4 超宽带技术（UWB）16
• 2.1.5 NFC技术16
• 2.1.6 无线技术选择16
• 2.2 ZigBee技术16-19
• 2.2.1 ZigBee技术的主要特点18-19
• 2.2.2 ZigBee技术的主要应用19
• 2.3 ZigBee协议栈19-21
• 2.3.1 ZigBee物理层20
• 2.3.2 ZigBee MAC层20
• 2.3.3 ZigBee网络层20
• 2.3.4 ZigBee应用层20-21
• 2.4 ZigBee网络结构21-22
• 2.4.1 ZigBee网络节点21
• 2.4.2 ZigBee网络的拓扑结构21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 3 系统总体构架23-28
• 3.1 系统整体设计方案23-26
• 3.1.1 整体设计方案24
• 3.1.2 硬件部分方案24-25
• 3.1.3 通信终端部分25-26
• 3.2 系统实现的功能26-27
• 3.2.1 硬件实现的功能26
• 3.2.2 软件实现的功能26-27
• 3.3 本章小结27-28
• 4 系统硬件设计28-40
• 4.1 数据采集与传输模块设计28-29
• 4.2 系统各硬件模块特性29-31
• 4.2.1 CC2530芯片29-30
• 4.2.2 DHT11温湿度传感器30-31
• 4.2.3 MQ-2 气体传感器31
• 4.3 硬件连接电路设计31-34
• 4.3.1 硬件总体结构概况31-33
• 4.3.2 各硬件设备电路设计33-34
• 4.4 PCB设计34-36
• 4.4.1 PCB设计需求34-35
• 4.4.2 PCB设计图35-36
• 4.5 接口电路设计36-39
• 4.5.1 电源芯片设计36-37
• 4.5.2 数据传输模块电路设计37-38
• 4.5.3 传感器接口电路设计38
• 4.5.4 仿真器下载器接口电路设计38-39
• 4.6 本章小结39-40
• 5 系统软件设计40-61
• 5.1 系统软件模块总体设计40
• 5.2 数据采集与无线传输模块软件设计40-54
• 5.2.1 ZigBee集成开发40-41
• 5.2.2 用IAR编写软件程序41-53
• 5.2.3 SmartRF Flash Programmer软件的使用53-54
• 5.3 手持安卓终端设备软件设计54-60
• 5.4 本章小结60-61
• 6 系统测试结果及分析61-66
• 6.1 PC机上操作软件测试61-63
• 6.2 手持安卓终端软件测试63-65
• 6.3 本章小结65-66
• 结论66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-70
• 攻读学位期间的研究成果70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵荣阳;王斌;姜重然;;基于ZigBee的智能农业灌溉系统研究[J];农机化研究;2016年06期

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本文编号：293946