基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的軍需倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

刑寶坤++馮元金

【摘要】 本設(shè)計(jì)以DHT11為溫濕度數(shù)據(jù)采集傳感器，通過(guò)單片機(jī)控制傳感器采集庫(kù)房溫濕度數(shù)據(jù)，而后再經(jīng)過(guò)ZigBee模塊發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)，從而達(dá)到對(duì)庫(kù)房?jī)?nèi)溫濕度狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。

【關(guān)鍵詞】 ZigBee 溫濕度 協(xié)調(diào)器 監(jiān)測(cè)

溫濕度監(jiān)測(cè)在軍需倉(cāng)庫(kù)的控制中有重要的應(yīng)用，一旦庫(kù)房?jī)?nèi)溫濕度超出存放物資溫濕度臨界點(diǎn)，將造成變質(zhì)、發(fā)霉等化學(xué)現(xiàn)象，尤其夏天溫度過(guò)高、濕度過(guò)低，將容易引發(fā)自然自爆等事故。顯而易見(jiàn)，對(duì)軍需倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部進(jìn)行多點(diǎn)溫濕度監(jiān)測(cè)的重要性更加突出。本文提出一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的軍需倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)圖

一、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 無(wú)線傳輸設(shè)計(jì)

ZigBee無(wú)線傳輸模塊的內(nèi)部核心板是基于CC2430為控制器，設(shè)計(jì)中為便于安裝使用，把CC2430芯片和外圍基本電路集成為一塊單獨(dú)的核心板，核心板上預(yù)留與ZigBee底板連接接口，使用時(shí)把核心板插在底板接口上即可，非常方便，與此同時(shí)，也可以一定程度減少無(wú)線收發(fā)天線的干擾。

1.2 傳感器接口電路

ZigBee底板上要外接傳感器測(cè)量模塊，這個(gè)接口成為執(zhí)行器電路。接口為CC2430與單片機(jī)溫濕度采集模塊的接口，也是CC2430與傳感器測(cè)量模塊之間的通信接口，可以接溫濕度測(cè)量、光電強(qiáng)度檢測(cè)、電機(jī)控制等模塊，所有的接口都是通用的，非常方便使用，只需要將模塊插在接口即可，內(nèi)部的通信協(xié)議都是統(tǒng)一的，無(wú)需改變程序，移植性強(qiáng)。

1.3 電源切換電路

單片機(jī)底板有兩個(gè)供電源，其中之一是鋰電池，另外一個(gè)是外接電源接口。電源切換設(shè)計(jì)采用的是XC6206。該芯片由于具備高精度、低功耗的特點(diǎn)，在電壓調(diào)整中被廣泛應(yīng)用，及時(shí)輸出電流較大芯片電路的輸入輸出壓差也能控制在誤差范圍之內(nèi)。

二、 系統(tǒng)軟件

單片機(jī)始終處在接收命令狀態(tài)，當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令后，單片機(jī)進(jìn)行響應(yīng)，根據(jù)終端節(jié)點(diǎn)的命令進(jìn)行響應(yīng)的操作，完成操作后要求返回?cái)?shù)據(jù)信息。

2.1單片機(jī)與終端節(jié)點(diǎn)的通信協(xié)議

為了方便各個(gè)模塊之間通信，制定了統(tǒng)一的通信協(xié)議，單片機(jī)與終端節(jié)點(diǎn)之間的通信協(xié)議是為了單片機(jī)采集完數(shù)據(jù)后與CC2430之間通訊的方便。

（1）幀格式

CC2430給單片機(jī)

unsigned char Head //數(shù)據(jù)頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned char Cmd //命令

unsigned char Tail //數(shù)據(jù)尾 0xfe

單片機(jī)給CC2430

unsigned char Head //數(shù)據(jù)頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned int Data //數(shù)據(jù)；高字節(jié)在前

unsigned char Tail //數(shù)據(jù)尾 0xfe

（2）CC2430給單片機(jī)的命令（Cmd）和單片機(jī)給CC2430的數(shù)據(jù)（Data）

0x71 詢問(wèn)傳感模塊是否存在，叢機(jī)應(yīng)答的數(shù)據(jù)為0xFF71

0x72 啟動(dòng)測(cè)量命令，暫無(wú)應(yīng)答

0x73 采集測(cè)量結(jié)果，叢機(jī)返回測(cè)量結(jié)果

三、溫濕度采集數(shù)據(jù)分析

將溫濕度傳感器采集模塊和標(biāo)準(zhǔn)溫濕度計(jì)放在相近的位置，通過(guò)計(jì)時(shí)觀察溫濕度計(jì)示數(shù)和系統(tǒng)界面顯示的溫濕度，觀察并記錄測(cè)試溫濕度數(shù)據(jù)是否一致。以下是兩者之間的示數(shù)對(duì)比：

表格 1-1溫濕度差距對(duì)比

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可得出：實(shí)際溫濕度與系統(tǒng)采值之間有1攝氏度和1RH%的差距，分析原因可能是由于溫濕度計(jì)和傳感器之間的工藝差距或者是由于校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)不同造成的，不同的生產(chǎn)廠家和工藝都會(huì)對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響，但是影響不是很大，基本在允許范圍內(nèi)，基本符合使用要求。

【摘要】 本設(shè)計(jì)以DHT11為溫濕度數(shù)據(jù)采集傳感器，通過(guò)單片機(jī)控制傳感器采集庫(kù)房溫濕度數(shù)據(jù)，而后再經(jīng)過(guò)ZigBee模塊發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)，從而達(dá)到對(duì)庫(kù)房?jī)?nèi)溫濕度狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。

【關(guān)鍵詞】 ZigBee 溫濕度 協(xié)調(diào)器 監(jiān)測(cè)

溫濕度監(jiān)測(cè)在軍需倉(cāng)庫(kù)的控制中有重要的應(yīng)用，一旦庫(kù)房?jī)?nèi)溫濕度超出存放物資溫濕度臨界點(diǎn)，將造成變質(zhì)、發(fā)霉等化學(xué)現(xiàn)象，尤其夏天溫度過(guò)高、濕度過(guò)低，將容易引發(fā)自然自爆等事故。顯而易見(jiàn)，對(duì)軍需倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部進(jìn)行多點(diǎn)溫濕度監(jiān)測(cè)的重要性更加突出。本文提出一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的軍需倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)圖

一、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 無(wú)線傳輸設(shè)計(jì)

ZigBee無(wú)線傳輸模塊的內(nèi)部核心板是基于CC2430為控制器，設(shè)計(jì)中為便于安裝使用，把CC2430芯片和外圍基本電路集成為一塊單獨(dú)的核心板，核心板上預(yù)留與ZigBee底板連接接口，使用時(shí)把核心板插在底板接口上即可，非常方便，與此同時(shí)，也可以一定程度減少無(wú)線收發(fā)天線的干擾。

1.2 傳感器接口電路

ZigBee底板上要外接傳感器測(cè)量模塊，這個(gè)接口成為執(zhí)行器電路。接口為CC2430與單片機(jī)溫濕度采集模塊的接口，也是CC2430與傳感器測(cè)量模塊之間的通信接口，可以接溫濕度測(cè)量、光電強(qiáng)度檢測(cè)、電機(jī)控制等模塊，所有的接口都是通用的，非常方便使用，只需要將模塊插在接口即可，內(nèi)部的通信協(xié)議都是統(tǒng)一的，無(wú)需改變程序，移植性強(qiáng)。

1.3 電源切換電路

單片機(jī)底板有兩個(gè)供電源，其中之一是鋰電池，另外一個(gè)是外接電源接口。電源切換設(shè)計(jì)采用的是XC6206。該芯片由于具備高精度、低功耗的特點(diǎn)，在電壓調(diào)整中被廣泛應(yīng)用，及時(shí)輸出電流較大芯片電路的輸入輸出壓差也能控制在誤差范圍之內(nèi)。

二、 系統(tǒng)軟件

單片機(jī)始終處在接收命令狀態(tài)，當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令后，單片機(jī)進(jìn)行響應(yīng)，根據(jù)終端節(jié)點(diǎn)的命令進(jìn)行響應(yīng)的操作，完成操作后要求返回?cái)?shù)據(jù)信息。

2.1單片機(jī)與終端節(jié)點(diǎn)的通信協(xié)議

為了方便各個(gè)模塊之間通信，制定了統(tǒng)一的通信協(xié)議，單片機(jī)與終端節(jié)點(diǎn)之間的通信協(xié)議是為了單片機(jī)采集完數(shù)據(jù)后與CC2430之間通訊的方便。

（1）幀格式

CC2430給單片機(jī)

unsigned char Head //數(shù)據(jù)頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned char Cmd //命令

unsigned char Tail //數(shù)據(jù)尾 0xfe

單片機(jī)給CC2430

unsigned char Head //數(shù)據(jù)頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned int Data //數(shù)據(jù)；高字節(jié)在前

unsigned char Tail //數(shù)據(jù)尾 0xfe

（2）CC2430給單片機(jī)的命令（Cmd）和單片機(jī)給CC2430的數(shù)據(jù)（Data）

0x71 詢問(wèn)傳感模塊是否存在，叢機(jī)應(yīng)答的數(shù)據(jù)為0xFF71

0x72 啟動(dòng)測(cè)量命令，暫無(wú)應(yīng)答

0x73 采集測(cè)量結(jié)果，叢機(jī)返回測(cè)量結(jié)果

三、溫濕度采集數(shù)據(jù)分析

將溫濕度傳感器采集模塊和標(biāo)準(zhǔn)溫濕度計(jì)放在相近的位置，通過(guò)計(jì)時(shí)觀察溫濕度計(jì)示數(shù)和系統(tǒng)界面顯示的溫濕度，觀察并記錄測(cè)試溫濕度數(shù)據(jù)是否一致。以下是兩者之間的示數(shù)對(duì)比：

表格 1-1溫濕度差距對(duì)比

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可得出：實(shí)際溫濕度與系統(tǒng)采值之間有1攝氏度和1RH%的差距，分析原因可能是由于溫濕度計(jì)和傳感器之間的工藝差距或者是由于校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)不同造成的，不同的生產(chǎn)廠家和工藝都會(huì)對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響，但是影響不是很大，基本在允許范圍內(nèi)，基本符合使用要求。

【摘要】 本設(shè)計(jì)以DHT11為溫濕度數(shù)據(jù)采集傳感器，通過(guò)單片機(jī)控制傳感器采集庫(kù)房溫濕度數(shù)據(jù)，而后再經(jīng)過(guò)ZigBee模塊發(fā)送溫濕度數(shù)據(jù)，從而達(dá)到對(duì)庫(kù)房?jī)?nèi)溫濕度狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的效果。

【關(guān)鍵詞】 ZigBee 溫濕度 協(xié)調(diào)器 監(jiān)測(cè)

溫濕度監(jiān)測(cè)在軍需倉(cāng)庫(kù)的控制中有重要的應(yīng)用，一旦庫(kù)房?jī)?nèi)溫濕度超出存放物資溫濕度臨界點(diǎn)，將造成變質(zhì)、發(fā)霉等化學(xué)現(xiàn)象，尤其夏天溫度過(guò)高、濕度過(guò)低，將容易引發(fā)自然自爆等事故。顯而易見(jiàn)，對(duì)軍需倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部進(jìn)行多點(diǎn)溫濕度監(jiān)測(cè)的重要性更加突出。本文提出一種基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的軍需倉(cāng)庫(kù)溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

圖1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)圖

一、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 無(wú)線傳輸設(shè)計(jì)

ZigBee無(wú)線傳輸模塊的內(nèi)部核心板是基于CC2430為控制器，設(shè)計(jì)中為便于安裝使用，把CC2430芯片和外圍基本電路集成為一塊單獨(dú)的核心板，核心板上預(yù)留與ZigBee底板連接接口，使用時(shí)把核心板插在底板接口上即可，非常方便，與此同時(shí)，也可以一定程度減少無(wú)線收發(fā)天線的干擾。

1.2 傳感器接口電路

ZigBee底板上要外接傳感器測(cè)量模塊，這個(gè)接口成為執(zhí)行器電路。接口為CC2430與單片機(jī)溫濕度采集模塊的接口，也是CC2430與傳感器測(cè)量模塊之間的通信接口，可以接溫濕度測(cè)量、光電強(qiáng)度檢測(cè)、電機(jī)控制等模塊，所有的接口都是通用的，非常方便使用，只需要將模塊插在接口即可，內(nèi)部的通信協(xié)議都是統(tǒng)一的，無(wú)需改變程序，移植性強(qiáng)。

1.3 電源切換電路

單片機(jī)底板有兩個(gè)供電源，其中之一是鋰電池，另外一個(gè)是外接電源接口。電源切換設(shè)計(jì)采用的是XC6206。該芯片由于具備高精度、低功耗的特點(diǎn)，在電壓調(diào)整中被廣泛應(yīng)用，及時(shí)輸出電流較大芯片電路的輸入輸出壓差也能控制在誤差范圍之內(nèi)。

二、 系統(tǒng)軟件

單片機(jī)始終處在接收命令狀態(tài)，當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令后，單片機(jī)進(jìn)行響應(yīng)，根據(jù)終端節(jié)點(diǎn)的命令進(jìn)行響應(yīng)的操作，完成操作后要求返回?cái)?shù)據(jù)信息。

2.1單片機(jī)與終端節(jié)點(diǎn)的通信協(xié)議

為了方便各個(gè)模塊之間通信，制定了統(tǒng)一的通信協(xié)議，單片機(jī)與終端節(jié)點(diǎn)之間的通信協(xié)議是為了單片機(jī)采集完數(shù)據(jù)后與CC2430之間通訊的方便。

（1）幀格式

CC2430給單片機(jī)

unsigned char Head //數(shù)據(jù)頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned char Cmd //命令

unsigned char Tail //數(shù)據(jù)尾 0xfe

單片機(jī)給CC2430

unsigned char Head //數(shù)據(jù)頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned int Data //數(shù)據(jù)；高字節(jié)在前

unsigned char Tail //數(shù)據(jù)尾 0xfe

（2）CC2430給單片機(jī)的命令（Cmd）和單片機(jī)給CC2430的數(shù)據(jù)（Data）

0x71 詢問(wèn)傳感模塊是否存在，叢機(jī)應(yīng)答的數(shù)據(jù)為0xFF71

0x72 啟動(dòng)測(cè)量命令，暫無(wú)應(yīng)答

0x73 采集測(cè)量結(jié)果，叢機(jī)返回測(cè)量結(jié)果

三、溫濕度采集數(shù)據(jù)分析

將溫濕度傳感器采集模塊和標(biāo)準(zhǔn)溫濕度計(jì)放在相近的位置，通過(guò)計(jì)時(shí)觀察溫濕度計(jì)示數(shù)和系統(tǒng)界面顯示的溫濕度，觀察并記錄測(cè)試溫濕度數(shù)據(jù)是否一致。以下是兩者之間的示數(shù)對(duì)比：

表格 1-1溫濕度差距對(duì)比

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可得出：實(shí)際溫濕度與系統(tǒng)采值之間有1攝氏度和1RH%的差距，分析原因可能是由于溫濕度計(jì)和傳感器之間的工藝差距或者是由于校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)不同造成的，不同的生產(chǎn)廠家和工藝都會(huì)對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的影響，但是影響不是很大，基本在允許范圍內(nèi)，基本符合使用要求。