基于ZigBee的農(nóng)業(yè)智能測控系統(tǒng)

楊彬

摘 要 ZigBee技術(shù)由于在近距離無線通信上成本低、功耗低等優(yōu)勢被廣泛使用。本文采用無線射頻芯片CC2430結(jié)合傳感器網(wǎng)絡(luò)對農(nóng)作物進行監(jiān)測，并通過GPRS模塊將監(jiān)控信息發(fā)到指定手機

關(guān)鍵詞 ZigBee WSN CC2430

0引言

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks， WSN）綜合了微機電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanism System， MEMS）、片上系統(tǒng)（System on Chip， SoC）、無線通信、傳感器技術(shù)、分布式計算機信息處理等技術(shù)，可用于采集溫度、濕度、位置、光強、壓力、生化等標(biāo)量數(shù)據(jù)。

1系統(tǒng)總體構(gòu)架設(shè)計

本系統(tǒng)用多個ZigBee終端節(jié)點，多個ZigBee路由節(jié)點和一個ZigBee中心節(jié)點（協(xié)調(diào)器）搭建一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1終端節(jié)點上的傳感器采集相關(guān)信息并由終端節(jié)點通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到中心節(jié)點，中心節(jié)點將接受到的信息通過串口及時反饋給上位機，上位機對數(shù)據(jù)進行實時顯示，儲存，繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D以及對告警信息進行處理。

無線傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件組成由微處理器、無線通信模塊、溫度傳感器等部件，其中微處理器采用Microchip公司的單片機PIC18F4620，擁有64Kbytes的FLASH容量、13個10位精度的A/D轉(zhuǎn)換通道、五個雙向的I/O端口。

無線通信模塊是節(jié)點的重要組成部分，選用chipcon公司的CC2430芯片。該芯片是IEEE802.15.4兼容的RF接受機，射頻工作頻率選在2.4GHz上，采用數(shù)字直接序列擴頻基帶的調(diào)制解調(diào)器來提供250kbps的有效數(shù)據(jù)傳輸速率并具有較強的抗干擾性。

溫度傳感器TC77是串聯(lián)可訪問數(shù)字溫度傳感器，特別適合于廉價，小尺寸應(yīng)用中。溫度數(shù)據(jù)從內(nèi)部溫度敏感元件轉(zhuǎn)化而來，隨時都可以轉(zhuǎn)化為13為數(shù)字。和TC77之間的通信通過SPI和MICROWAVE可兼容接口來完成。

二氧化碳傳感器MG811對二氧化碳有良好的靈敏度和選擇性，受溫度變化影響較小，良好的穩(wěn)定性。

On9658F 是一個光電集成傳感器，典型入射波長為€%dp=520nm，內(nèi)置可見光通過和近紅外線截止光學(xué)級濾光片、光電雙敏感元接收器，可見光范圍內(nèi)高度敏感，輸出電流隨照度呈線性變化。

DHT21數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電容式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。

2測試結(jié)果

ZigBee協(xié)調(diào)器首先創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)，之后相應(yīng)的設(shè)備節(jié)點再加入到這個網(wǎng)絡(luò)中，測試結(jié)果可以看出，所設(shè)計的節(jié)點能達到預(yù)期的設(shè)計目的，完成測量溫度，濕度，二氧化碳濃度，光照強度的整體要求，完成數(shù)據(jù)實時顯示，儲存以及告警事件的處理。

3結(jié)語

本文所構(gòu)建的系統(tǒng)，使用多個終端節(jié)點通過溫度傳感器，濕度傳感器，二氧化碳傳感器，光照強度傳感器等定時采集相關(guān)數(shù)據(jù)，通過ZigBee無線模塊上報給主節(jié)點，主節(jié)點再通過串口上報給上位機，上位機能夠?qū)λ械男畔⑦M行存儲和實時顯示整個系統(tǒng)經(jīng)過測試，性能穩(wěn)定，實時性好，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的實用價值，能夠通過改變環(huán)境參數(shù)來獲得作物生長的最佳條件，從而達到增加作物產(chǎn)量、品質(zhì)、減輕人工工作強度、提高經(jīng)濟效益等目的。

參考文獻

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