基于物联网的信息采集系统(室内温湿度检测) (2)

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实践教学

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计算机与通信学院

2014年春季学期

物联网综合应用实践课程设计

题 目：基于物联网的信息采集系统（室内温湿度检测）

专业班级：

姓 名：

学 号： 指导教师：

成 绩：

目录

摘要 ........................................................................................... 3

前言 ........................................................................................... 4

一、基本原理： ....................................................................... 5

二、系统方案设计 ................................................................... 5

1、系统分析 ........................................................................ 5

2、系统方案设计 ................................................................ 6

3、系统方案选择 ................................................................ 7

三 总体设计 ............................................................................. 8

3.1 SHT10引脚特性 ............................................................ 8

3.2 温湿度传感器模块 ..................................................... 10

3.3 CC2530串口通信原理 ................................................ 11

3.4 ZigBee无线传感器网络通信标准 ............................. 12

四、详细设计 ........................................................................ 12

4.1实现温湿度数据采集的硬件部分 .............................. 13

4.2实现温湿度采集的软件部分 ..................................... 16

4.3总体结构流程 .............................................................. 18

五、系统测试 ......................................................................... 25

总结 ......................................................................................... 25

致谢 ......................................................................................... 28

基于物联网的室内环境信息采集系统设计

摘要

基于物联网的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee技术是近年来通信领域中 的研究热点，具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。

此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。

关键词：物联网、信息采集、ZIGBEE、串口通信

前言

在科技不断发展的今天，环境条件的温湿度指标是成为许多工作场合的重要参数，尤其是室内环境中的温湿度，温度和湿度的变化直接影响着人们的日程生活。温湿度的过高或过低都会影响室内事物的变化，所以有必要测量和控制室内的温湿度，不同的室内环境对温湿度的要求各不相同。

本设计是一种基于CC2530和数字温湿度传感器的温湿度采集系统。即该系统是采用ZigBee无线通信技术结合传感器，并通过运用ZigBee协议构架组建无线传感网络，来实现主从节点的数据采集和传输的，同时，需要在网络层通过AODV路由协议来进行节点间的连接以及数据的收发。总之，基于无线传感技术的无线网络传感器是一种将传感器、控制器、计算能力、通信能力完美的结合于一身的嵌入式设备。它们跟外界的物理环境交互，适时地采集信息，并且将采集到的信息通过无线传感网络传送给远程用户。无线网络传感器一般是由一个低功耗的微控制器(MCU)和若干个存储器，无线电/光通信装置、传感器等组件所集成的，通过传感器及通信装置和它们所处的外界物理环境进行交互。由此而引入的无线传感网络更是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术，广泛被应用与医疗领域、大规模环境监测、智能建筑、战场监视、智能家居、工业自动化和大区域内的目标追踪等领域。所以说不管是工业，农业，军事及气象预报领域，还是人类生活的环境都需要对温度和湿度的环境进行测量和控制。因而，研制可靠且使用的温湿度测量装置显得非常重要。尤其是要实现

大环境中的温湿度测量和自动控制，采用有线网络的方案难以实现，本文提出采用基于ZigBee 技术的无线温湿度测量与传输的方案，通过无线通信模块实现温湿度传感器和智能主板之间的交互，实现对网络采集的数据统一管理和分析。该系统具有快速展开，稳定可靠，可维护性好的特点。总的来说，我们的工作及生活在无形的改变着，变得更精致更高效更美丽。

一、基本原理：

温度传感器将被测点的温度采集后输出的模拟信号逐步送往放大电路、低通滤波器以及 A/D 转换器（即信号调理电路），然后再单片机的控制下将 A/D 转换器输出的数字信号传送到无线收发芯片中，并通过芯片的调制处理后由芯片内部的天线发送到上位机机监测软件上，在上位机模块上，发来的数据由单片机控制的无线收发芯片接收并解调，最后通过接口芯片发送到 PC 机中进行显示和处理。温度传感器被用在终端节点上，当上电后，温度传感器就是能够获取环境中某个地方温度的敏感元器件，它可以将环境中的温度或者是与温度相关的参量信息转换成电信号，我们可以根据这些电信号的强弱来识别被测点在环境中的温度数据。

二、系统方案设计

1、系统分析

湿度传感器和温度传感器采集到数据后，通过给RS232串口增

加无线传输功能，替代设备电缆线进行无线传输, 无线温度采集系统改变了传统有线的数据采集系统搭建布线困难，监测区域受限等诸多不足。要求设计的短距离无线通信系统具有功耗少，性价比高，系统维护快捷方便，而且通过在传感器模块上添加 FLASH 存储设备，使得数据采集工作能够摆脱对监测过程网络辐射范围的限制，可应用到许多的场合更好的改善采集工作的便捷行。通过与其他通信技术(如 GSM／GPRS)的无缝接合，能够实现采集数据的远程传输，满足对数据采集区域的远程监控串口传输设计为双向全双工，无硬件流控制，强制允许OTA(多条)时间和丢包重传。

2、系统方案设计

方案一：

飞思卡尔公司(Freescale)的 MC13193 芯片搭载了满足

IEEE 802.15.4 标准的射频信号传输与接收的调制解调设备。这类功能完善的双向 2.4GHz 频段的收发设备能够融合到 ZigBee 技术之中。MC13193 包含低噪放大器，10mW 的功率增强器，压控振荡器，电源供应调节模块，所有频段编码和解码模块，包括可以转换和控制数据的发送与接收串行外围接口(SPI)中断请求输出。采用 O-QPSK 的调制方式，最大传输速率为 250kb/s。搭配高性能的微处理器一起 …… 此处隐藏：3252字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……