基于ZigBee的日光温室监测系统的研究与设计
发布时间：2021-01-04 04:43
随着智能化技术的飞速发展,日光温室监控系统日益完善,已从传统的有线布线、单体温室、单因子控制、手动调控发展到现在的无线、连栋温室、多环境因子综合因素以及全面自动化的自动控制系统。然而在飞速变化的同时也产生了不可避免的诸多问题,如由于智能的无线传输带来的传输不稳定、耗能费财;多因子环境调控导致采集数据或信号的相互干扰;及智能化系统的高成本等。因此目前能够实现低成本、低功耗同时能够实用、高效的温室控制系统是必然的发展趋势。为推进我国北方日光温室的现代化管理,使设施园艺朝着高产、高效的生产模式发展,本文以上述研究方向,设计了一套基于ZigBee的日光温室智能监控系统,该系统主要包括四个核心部分:第一部分为核心控制模块（协调器节点）,该模块以JN5139微控制器为核心,能够通过RS232总线与上位机进行数据交换,将数据采集模块采集到的信息上传,并等待接收上位机下达的指令,通过控制继电器来控制设备的开关。第二部分是传感器数据采集模块,该部分同样以JN5139为核心,以ZigBee无线传输技术为数据传输方式,包括采集数据的ZigBee终端节点,转发数据的ZigBee路由节点以及接收并处理数据的Zi...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZigBee协议框架图
图 2.2 系统总体框架Figure2.2 Overall system2.4.2 各部分功能（1）数据采集模块：主要由温湿度传感器、光照度传感器、CO2浓度传感器、土壤 pH 值传感器组成，由大量的节点共同构成庞大的 ZigBee 网络，对环境参数进行采集，各传感器将采集到的温室环境信息经过 A/D 转换为控制器能直接识别的数字量后，经ZigBee 终端节点发送到 ZigBee 协调器节点，由 JN5139 微控制器进行数据分析处理。（2）协调器核心控制模块：以 JN5139 控制器为核心，能够接收数据采集模块的数据并自动存储，能够实现命令的接受和执行，并能够按照图 2.2 所示方向传送数据。另外，核心控制模块可外设键盘，以外部中断形式输入指令，进行参数上下限阈值的设定；同时外接 LCD 显示屏来显示命令执行结果，LCD 显示屏和外设键盘采用有线方式与控制器相连。（3）上位机模块：上位机通过 RS-232 串口方式与核心控制器 JN5139 通信，具有
图 3.4 JN5139 芯片内部结构图Figure3.4 JN5139 chip structureJN5139 是一款具有低功耗、低成本、支持 ZigBee 协议的新型无线微控制器。该集成了一个 32 位精简指令集 RISC（reduced instruction set computing）处理器，92kB 的只读存储器 ROM 可存储完整的协议栈，96kB 的随机存取存储器 RAM 系统需要的历史数据，省去了外部拓展的存储空间。它具有丰富的外设接口，DA 转换口、通用 I/O 接口、比较器等，可实现 2.2~3.6V 的电池功能，JN5139 ES 编码器有着很高的安全性，并且使用硬件 MAC，这样有效的达到降低功耗 CPU 费用的效果，加之内置节能设备以降低功耗，为实现智能化 ZigBee 通信利条件。（杨玮，2010）JN5139 芯片具有如下特点：（1）JN5139 芯片的单个芯片将微处理模块、无线射频模块以及内存集于一身（2）采用 32 位 RISC 精简指令，16MHz 微处理器、高性能 CPU。（3）射频工作频段为 2.4GHz，能良好兼容 ZigBee 协议、即 IEEE802.15.4 协议（4）配有 192KBde ROM 和 96KB 的 RAM，其中 ROM 集成点对点之间通信， 支持路由功能不需外设任何其他存储空间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无线传感器网络的绿色蔬菜生长环境监控系统设计与实现[J]. 施连敏,盖之华,蒋春华. 软件导刊. 2016(11)
[2]基于STM32的温室远程监测和控制系统[J]. 杨欢欢,秦会斌,金步平. 无线电通信技术. 2015(05)
[3]基于STM32的温室CO2浓度自动调控系统设计[J]. 纪建伟,赵海龙,李征明,张大鹏,邹秋滢. 浙江农业学报. 2015(05)
[4]光伏日光温室在设施农业中的发展前景分析[J]. 王新生. 山西水利. 2015(01)
[5]北方日光温室群环境智能监控系统的研究与设计[J]. 陈春玲,王泷,许童羽,须晖,李天来,王建东. 沈阳农业大学学报. 2015(01)
[6]温室环境监控系统通信技术综述[J]. 林开颜,周强,吴军辉,司慧萍,陈杰. 软件产业与工程. 2014(06)
[7]基于STM32的智能温室远程控制系统的设计[J]. 王丹丹,宗振海,陈慧珊,蹇兴亮. 浙江农业学报. 2014(03)
[8]对统计中相关分析与回归分析的论述[J]. 王娟. 现代经济信息. 2014(08)
[9]基于JN5148的温室CO2浓度监测系统[J]. 温竹,李士军,张文军. 中国农机化学报. 2014(02)
[10]温室环境监控系统的设计——基于RS-485总线和无线通信方式[J]. 杨靖,白保良,李泽滔. 农机化研究. 2013(10)
硕士论文
[1]基于单片机的日光温室远程监控系统设计[D]. 包汉斌.沈阳农业大学 2017
[2]基于ZigBee的温室水稻育秧监控系统设计[D]. 丁海.齐齐哈尔大学 2016
[3]低成本无线温室微灌监控系统的研究[D]. 陈娜娜.浙江大学 2011
[4]继电器行业发展形势分析和策略选择[D]. 危剑文.对外经济贸易大学 2006
本文编号：2956171
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZigBee协议框架图
图 2.2 系统总体框架Figure2.2 Overall system2.4.2 各部分功能（1）数据采集模块：主要由温湿度传感器、光照度传感器、CO2浓度传感器、土壤 pH 值传感器组成，由大量的节点共同构成庞大的 ZigBee 网络，对环境参数进行采集，各传感器将采集到的温室环境信息经过 A/D 转换为控制器能直接识别的数字量后，经ZigBee 终端节点发送到 ZigBee 协调器节点，由 JN5139 微控制器进行数据分析处理。（2）协调器核心控制模块：以 JN5139 控制器为核心，能够接收数据采集模块的数据并自动存储，能够实现命令的接受和执行，并能够按照图 2.2 所示方向传送数据。另外，核心控制模块可外设键盘，以外部中断形式输入指令，进行参数上下限阈值的设定；同时外接 LCD 显示屏来显示命令执行结果，LCD 显示屏和外设键盘采用有线方式与控制器相连。（3）上位机模块：上位机通过 RS-232 串口方式与核心控制器 JN5139 通信，具有
图 3.4 JN5139 芯片内部结构图Figure3.4 JN5139 chip structureJN5139 是一款具有低功耗、低成本、支持 ZigBee 协议的新型无线微控制器。该集成了一个 32 位精简指令集 RISC（reduced instruction set computing）处理器，92kB 的只读存储器 ROM 可存储完整的协议栈，96kB 的随机存取存储器 RAM 系统需要的历史数据，省去了外部拓展的存储空间。它具有丰富的外设接口，DA 转换口、通用 I/O 接口、比较器等，可实现 2.2~3.6V 的电池功能，JN5139 ES 编码器有着很高的安全性，并且使用硬件 MAC，这样有效的达到降低功耗 CPU 费用的效果，加之内置节能设备以降低功耗，为实现智能化 ZigBee 通信利条件。（杨玮，2010）JN5139 芯片具有如下特点：（1）JN5139 芯片的单个芯片将微处理模块、无线射频模块以及内存集于一身（2）采用 32 位 RISC 精简指令，16MHz 微处理器、高性能 CPU。（3）射频工作频段为 2.4GHz，能良好兼容 ZigBee 协议、即 IEEE802.15.4 协议（4）配有 192KBde ROM 和 96KB 的 RAM，其中 ROM 集成点对点之间通信， 支持路由功能不需外设任何其他存储空间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于无线传感器网络的绿色蔬菜生长环境监控系统设计与实现[J]. 施连敏,盖之华,蒋春华. 软件导刊. 2016(11)
[2]基于STM32的温室远程监测和控制系统[J]. 杨欢欢,秦会斌,金步平. 无线电通信技术. 2015(05)
[3]基于STM32的温室CO2浓度自动调控系统设计[J]. 纪建伟,赵海龙,李征明,张大鹏,邹秋滢. 浙江农业学报. 2015(05)
[4]光伏日光温室在设施农业中的发展前景分析[J]. 王新生. 山西水利. 2015(01)
[5]北方日光温室群环境智能监控系统的研究与设计[J]. 陈春玲,王泷,许童羽,须晖,李天来,王建东. 沈阳农业大学学报. 2015(01)
[6]温室环境监控系统通信技术综述[J]. 林开颜,周强,吴军辉,司慧萍,陈杰. 软件产业与工程. 2014(06)
[7]基于STM32的智能温室远程控制系统的设计[J]. 王丹丹,宗振海,陈慧珊,蹇兴亮. 浙江农业学报. 2014(03)
[8]对统计中相关分析与回归分析的论述[J]. 王娟. 现代经济信息. 2014(08)
[9]基于JN5148的温室CO2浓度监测系统[J]. 温竹,李士军,张文军. 中国农机化学报. 2014(02)
[10]温室环境监控系统的设计——基于RS-485总线和无线通信方式[J]. 杨靖,白保良,李泽滔. 农机化研究. 2013(10)
硕士论文
[1]基于单片机的日光温室远程监控系统设计[D]. 包汉斌.沈阳农业大学 2017
[2]基于ZigBee的温室水稻育秧监控系统设计[D]. 丁海.齐齐哈尔大学 2016
[3]低成本无线温室微灌监控系统的研究[D]. 陈娜娜.浙江大学 2011
[4]继电器行业发展形势分析和策略选择[D]. 危剑文.对外经济贸易大学 2006
本文编号：2956171
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/yylw/2956171.html
