基于ZigBee與Modbus的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)

孟一飛++謝堂健++楊文慧++劉麗萍

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，文中立足農(nóng)業(yè)，提出了物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的具體應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)溫濕度采集和智能灌溉，將ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與Modbus協(xié)議結(jié)合，對智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在農(nóng)業(yè)大田中部署若干個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)控制若干電磁閥或傳感器，由上位機(jī)通過協(xié)調(diào)器控制節(jié)點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)大田溫濕度采集和灌溉的遠(yuǎn)程控制。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)采集與智能灌溉。

關(guān)鍵詞：智能農(nóng)業(yè)；ZigBee；CC2530；Modbus；溫濕度傳感器；電磁閥

中圖分類號：TP39；S274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）10-00-06

0 引 言

智能農(nóng)業(yè)[1]是運(yùn)用遙感技術(shù)（RS）、全球定位系統(tǒng)技術(shù)（GPS）、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)與土壤快速分析、自動(dòng)灌溉、自動(dòng)施肥給藥等智能化農(nóng)機(jī)技術(shù)相結(jié)合的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。本文正是基于智能農(nóng)業(yè)的背景，旨在解決農(nóng)作物環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測及灌溉遠(yuǎn)程控制，重點(diǎn)論述了基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)與Modbus協(xié)議的智能灌溉系統(tǒng)的原理與方案，實(shí)現(xiàn)了灌溉的無線控制。

中國是一個(gè)人口大國、農(nóng)業(yè)大國，中國農(nóng)業(yè)的發(fā)展面臨著農(nóng)業(yè)人口比例高、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低、人均淡水資源占有量少等問題，面對這一系列問題，解決灌溉的半自動(dòng)化和自動(dòng)化問題對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，節(jié)約勞動(dòng)力與勞動(dòng)成本，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的精細(xì)化，節(jié)約水資源等具有重要意義，可助力農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化、信息化、科學(xué)化。

隨著城市的發(fā)展，農(nóng)村人口比例會(huì)進(jìn)一步降低，農(nóng)業(yè)發(fā)展更現(xiàn)代化。本文提出的智能灌溉技術(shù)具有良好的應(yīng)用前景。

1 系統(tǒng)功能及概要設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體功能

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于對ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識[2]，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無線控制電磁閥通斷和監(jiān)控農(nóng)業(yè)大田空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、土壤溫濕度情況。按照自上而下的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，PC機(jī)作為上位機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)或總線向協(xié)調(diào)器下發(fā)命令，協(xié)調(diào)器接收到命令后立即做出響應(yīng)，解析該命令，并將命令通過廣播或者單播的方式借助ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)下發(fā)至節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)會(huì)在此解析命令，執(zhí)行命令并向協(xié)調(diào)器反饋信息，協(xié)調(diào)器向上位機(jī)反饋結(jié)果。在整個(gè)通信過程中，命令下發(fā)格式嚴(yán)格按照Modbus協(xié)議完成，因此在每次下發(fā)命令和執(zhí)行命令過程中都會(huì)進(jìn)行CRC校驗(yàn)。

系統(tǒng)總體框架如圖 1所示。本文不僅對智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的智能灌溉部分進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，還對空氣溫濕度和光照強(qiáng)度進(jìn)行了無線采集。

1.2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)功能要求，系統(tǒng)主要由上位機(jī)、協(xié)調(diào)器、節(jié)點(diǎn)、傳感器以及電磁閥等組成。上位機(jī)和協(xié)調(diào)器通過USB轉(zhuǎn)485方式進(jìn)行通信，協(xié)調(diào)器與節(jié)點(diǎn)之間經(jīng)由ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信。對于ZigBee節(jié)點(diǎn)，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和灌溉控制。節(jié)點(diǎn)不僅采集溫濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器和土壤溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)，還要對電磁閥進(jìn)行控制，即電磁閥的開與關(guān)。硬件系統(tǒng)框圖如圖 2所示。

2 ZigBee傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)[3]（Wireless Sensor Network，WSN）是新一代傳感器網(wǎng)絡(luò)，它綜合了微電子技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)等，能夠協(xié)同監(jiān)測和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)中的信息，并對其處理，最后通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息。本文提出的技術(shù)利用ZigBee傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制農(nóng)業(yè)灌溉與數(shù)據(jù)采集。

2.1 ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)概述

ZigBee傳感網(wǎng)絡(luò)采用ZigBee技術(shù)作為通信方式，通過部署在監(jiān)測區(qū)域的傳感器節(jié)點(diǎn)來采集、處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)中的對象信息，并將信息傳回至觀測者。

表1是常用的幾種無線網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)指標(biāo)，對常用的幾種無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了對比。為滿足智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中長距離、低功耗的需求，本系統(tǒng)把ZigBee網(wǎng)絡(luò)[4]作為無線傳輸方式的首選。

一個(gè)典型的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常包括節(jié)點(diǎn)群、協(xié)調(diào)器，此外還會(huì)根據(jù)需要添加用于中繼的路由器。ZigBee節(jié)點(diǎn)分布式部署在某一區(qū)域內(nèi)，可以通過自組網(wǎng)的方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)。ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在一個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò)中最多可容納255個(gè)節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)分為三種類型，即ZigBee匯聚節(jié)點(diǎn)（協(xié)調(diào)器）、ZigBee路由節(jié)點(diǎn)和ZigBee終端節(jié)點(diǎn)。圖 3簡明畫出了ZigBee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別為星型結(jié)構(gòu)，簇狀結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中理論上最多容納65 536個(gè)設(shè)備。ZigBee網(wǎng)絡(luò)具有大容量的特點(diǎn)，使其在無線傳感網(wǎng)絡(luò)中擁有巨大的優(yōu)勢。

2.2 基于CC2530的ZigBee設(shè)計(jì)

通訊模塊主要是指協(xié)調(diào)器與節(jié)點(diǎn)，它們的核心芯片都是CC2530。ZigBee硬件開發(fā)選用Altium Designer平臺，即對CC2530進(jìn)行原理圖和PCB的繪制[5]。CCC2530節(jié)點(diǎn)開發(fā)的主要流程包括需求分析、核心CPU的確定、外圍器件的選取[6]、PCB設(shè)計(jì)以及焊接與測試等。

根據(jù)CC2530數(shù)據(jù)手冊，CC2530的工作電壓在2～3.6 V之間。此外，繼電器模塊的工作電壓為5 V，因此供電電路必須同時(shí)提供3.3 V和5 V電壓[7，8]。

繼電器是利用電磁效應(yīng)實(shí)現(xiàn)功能的一種電子控制器件。在電路設(shè)計(jì)過程中，使用電磁閥作為灌溉用的閥門器件，采用繼電器作為電磁閥的控制元件。在設(shè)計(jì)中以MAX3485作為UART轉(zhuǎn)485通信的核心芯片，該芯片是作用于RS-485通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的低功耗收發(fā)器[9]，是TTL信號與差分信號的轉(zhuǎn)換芯片。

CC2530核心板模塊采用DRF1605模塊[10]，該產(chǎn)品技術(shù)成熟，基于TI公司CC2530F256芯片。DFR系列可自動(dòng)組網(wǎng)，上電即組網(wǎng)，用戶無需了解復(fù)雜的ZigBee協(xié)議。

2.3 控制模塊設(shè)計(jì)

控制模塊主要是電磁閥部分，電磁閥在系統(tǒng)中是智能灌溉的控制器件，通過遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)電磁閥的開啟與閉合。電磁閥由繼電器直接控制。灌溉系統(tǒng)中的電磁閥部分結(jié)構(gòu)示意圖如圖 4所示。endprint

電磁閥選用DC 24 V型，在實(shí)驗(yàn)中，采用直流24 V電源為其供電。在實(shí)際大田中，本著綠色節(jié)能的理念，采用太陽能光伏板與蓄電池供電。

2.4 傳感器模塊設(shè)計(jì)

傳感器模塊可采集信號，為系統(tǒng)的“決策”提供判斷和支撐。本文主要介紹DHT11溫濕度傳感器、MAX44009光照強(qiáng)度傳感器和土壤溫濕度傳感器。智能灌溉時(shí)，需要考慮土壤濕度等客觀條件，此外，空氣溫濕度、光照等因素是影響作物生長的因素，因此對這些參數(shù)的獲取與監(jiān)測也十分必要。

2.4.1 DHT11溫濕度傳感器

溫濕度傳感器[11]采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，其濕度測量范圍為20～90%RH，溫度測量范圍為0～50℃。DHT11與單片機(jī)之間僅需一個(gè)I/O口就能進(jìn)行通信。DHT11與CC2530連接示意圖如圖5所示。為了提高穩(wěn)定性，當(dāng)連接線長度短于20 m時(shí)，數(shù)據(jù)端和電源之間接一個(gè)4.7 kΩ的上拉電阻。

2.4.2 光照強(qiáng)度傳感器

MAX44009是由Maxim公司設(shè)計(jì)的環(huán)境光傳感器，其內(nèi)部集成了光電二極管和ADC。該傳感器量程超寬，可以檢測0.045～188 000 Im的光強(qiáng)。MAX44009的工作電壓范圍為1.7 ～3.6 V，功耗低。在實(shí)際大田中，系統(tǒng)的供電采用太陽能光伏板，所以光照強(qiáng)度的獲取對供電系統(tǒng)的研究十分必要。

由于CC2530硬件上只有UART和SPI接口，而MAX44009只有I2C接口，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采取模擬I2C的方式來讀取光強(qiáng)傳感器。CC2530與MAX44009的接線方案如圖 6所示。其中，VCC為3.3 V。

2.4.3 土壤水分溫濕度傳感器

文中選用SMTS-II-100土壤傳感器，該傳感器具有功耗低、精度高等優(yōu)點(diǎn)，用以測量土壤層中的溫濕度。水分測量量程范圍分為0～50%和0～100%兩個(gè)檔位，溫度測量量程分為-30℃～70℃和-40℃～90℃（485型）兩個(gè)檔位。該傳感器的額定電源電壓范圍為5～24 V，選用485接口輸出，其接線方案如圖7所示。

3 基于ZigBee的Modbus協(xié)議

3.1 Modbus協(xié)議概述

Modbus協(xié)議是美國Modicon公司開發(fā)的總線協(xié)議，可實(shí)現(xiàn)主從即時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)方便簡單。Modbus協(xié)議定義了能被處理器識別的消息幀結(jié)構(gòu)，可保證主機(jī)和從機(jī)之間的良好通信模式[12]。

RTU（Remote Terminal Unit，RTU）和ASCII模式在Modbus協(xié)議中均被認(rèn)可，本文采用RTU模式。典型的RTU消息幀見表2所列。

3.1.1 地址域

在ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)中，為方便上位機(jī)查詢某一節(jié)點(diǎn)信息，為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一編號，設(shè)備地址長度為1 B，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)地址在網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。協(xié)調(diào)器或主設(shè)備沒有地址。另外我們規(guī)定，地址FF為主設(shè)備用于廣播發(fā)射命令。

3.1.2 功能碼

功能碼標(biāo)明了主設(shè)備需要執(zhí)行的動(dòng)作，功能域由一個(gè)字節(jié)構(gòu)成，1～255（0x01～0xFF）是協(xié)議支持的功能碼。

常見的Modbus協(xié)議功能碼見表 3所列。

3.1.3 數(shù)據(jù)域

數(shù)據(jù)域通常包括兩個(gè)16進(jìn)制數(shù)，請求時(shí)，通常包括起始地址和字節(jié)數(shù)等內(nèi)容。

3.1.4 CRC校驗(yàn)

CRC檢驗(yàn)是Modbus協(xié)議中RTU數(shù)據(jù)幀的錯(cuò)誤檢測，防止錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的傳輸。其校驗(yàn)域?yàn)?6位數(shù)據(jù)，接收設(shè)備重新計(jì)算校驗(yàn)碼后會(huì)與接收到的校驗(yàn)碼進(jìn)行比對，若一致則數(shù)據(jù)正確，若不一致則說明數(shù)據(jù)有誤，拋棄該數(shù)據(jù)。

3.2 Modbus協(xié)議在ZigBee網(wǎng)絡(luò)上的移植

對于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)中的信息傳遞缺乏互動(dòng)性和自我約束。本文將Modbus協(xié)議嵌入到ZigBee協(xié)議棧中，從而實(shí)現(xiàn)了Modbus協(xié)議在ZigBee網(wǎng)絡(luò)上的移植與應(yīng)用[13]。上文已對Modbus協(xié)議的功能碼進(jìn)行了介紹，Modbus協(xié)議在ZigBee網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用是通過Modbus命令嵌入到ZigBee協(xié)議棧中來實(shí)現(xiàn)的。本文采用的是ZStack協(xié)議棧，使用的開發(fā)版本是ZStack-CC2530-2.5.1a。

其次，Modbus從屬于應(yīng)用層協(xié)議，它為需要通信的設(shè)備提供相互認(rèn)識和使用的消息結(jié)構(gòu)。Modbus協(xié)議數(shù)據(jù)的傳輸通過ZigBee應(yīng)用層采用透傳方式實(shí)現(xiàn)，所謂透傳是指在傳輸過程中，傳輸設(shè)備不處理數(shù)據(jù)，不修改數(shù)據(jù)包。加入Modbus協(xié)議后，并不影響通信效率[14]。

在通信過程中，主機(jī)下發(fā)指令，從機(jī)根據(jù)指令判斷功能碼執(zhí)行不同的動(dòng)作。而ZigBee節(jié)點(diǎn)的工作就是解析接收的數(shù)據(jù)執(zhí)行不同的操作。當(dāng)需要解析的功能命令很多時(shí)，把每個(gè)功能集成到子函數(shù)里，然后在case分支里調(diào)用[15]。

本文以RTU模式作為Modbus的傳輸方式，主要用到了03號命令和05號命令。

表4所示的03號命令數(shù)據(jù)幀的含義為上位機(jī)需要01號節(jié)點(diǎn)反饋寄存器首地址為0000H后的5個(gè)寄存器數(shù)據(jù)，因?yàn)橄到y(tǒng)要采集5種數(shù)據(jù)。

上位機(jī)需要01號節(jié)點(diǎn)1號繼電器的狀態(tài)為閉合。在05命令中，程序定義FF00狀態(tài)為閉合狀態(tài)，0000狀態(tài)為開狀態(tài)。

本文中的通信數(shù)據(jù)傳達(dá)均采用Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)，協(xié)議中規(guī)定總線上有一個(gè)主機(jī)和多個(gè)從機(jī)，在初始化網(wǎng)絡(luò)階段，網(wǎng)絡(luò)已為每個(gè)從機(jī)設(shè)定了唯一一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址。信息匹配的從機(jī)首先進(jìn)行CRC校驗(yàn)，CRC校驗(yàn)失敗的會(huì)拋棄該條命令，并向主機(jī)反饋錯(cuò)誤信息。Modbus協(xié)議的執(zhí)行流程如圖 8所示。

4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 協(xié)調(diào)器與上位機(jī)的通信

本設(shè)計(jì)中上位機(jī)與協(xié)調(diào)器之間的通信主要采用UART轉(zhuǎn)485的方式進(jìn)行。圖9所示為CC2530串口的初始化流程圖。endprint

串口接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的方法與其他單片機(jī)的I/O通信相同，僅寄存器不一致，以下僅為程序中具體使用的函數(shù)名及作用：

//串口0發(fā)送字符串函數(shù)

void UartSendString（char *Data， uint16 len）

//串口發(fā)送任意長度數(shù)據(jù)

void UART2_SendData（u8 *pbuff， u16 len）

//UART接收使能：

void UART_RxEnable（UART_CH ch， FunctionalState Enable）

//獲取串口新數(shù)據(jù)：

bool UART_GetNewData（UART_CH ch， u8 *pData）

//32 M系統(tǒng)時(shí)鐘下的毫秒延時(shí)函數(shù)：

void Delay_ms（uint16 ms）

//獲取串口接收緩沖區(qū)滿標(biāo)志：

bool UART_GetRxBuffFullFlag（UART_CH ch）

//設(shè)置串口接收緩沖區(qū)：

void UART_SetRxBuff（UART_CH ch， u8 *pRxBuff， u16 BuffSize）

//串口0接收中斷服務(wù)程序：

void UART0_ISR（void）

4.2 ZigBee組網(wǎng)

ZigBee網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建主要由ZigBee協(xié)議棧完成，圖 10所示為ZigBee組網(wǎng)流程圖。

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建主要分為如下兩個(gè)階段：

（1）網(wǎng)絡(luò)初始化。由協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)最初網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符（PANID）和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。按照初始化設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)信道進(jìn)行主動(dòng)掃描，對指定的信道進(jìn)行能量檢測以避免可能出現(xiàn)的干擾。

（2）節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)。主要包括節(jié)點(diǎn)搜索周圍的協(xié)調(diào)器和協(xié)調(diào)器的應(yīng)答。

4.3 傳感器數(shù)據(jù)采集

傳感器采集是對上文選定的三種傳感器進(jìn)行無線數(shù)據(jù)采集[16]，其采集流程如圖11所示。在無線采集過程中，首先應(yīng)構(gòu)建ZigBee網(wǎng)絡(luò)，包絡(luò)協(xié)調(diào)器發(fā)起網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，這是數(shù)據(jù)傳輸?shù)那疤崤c途徑。其次是進(jìn)行條件判斷，即如果收到Modbus采集指令（這里指03號命令），則開始采集數(shù)據(jù)，否則繼續(xù)等待指令。

4.4 電磁閥控制

智能灌溉[17]模型搭建好后，采用Modbus協(xié)議中05號命令進(jìn)行測試。電磁閥控制流程如圖12所示。

對于電磁閥這個(gè)灌溉關(guān)鍵器件的控制，可以通過設(shè)置CC2530的某些引腳電平來實(shí)現(xiàn)。由于控制量是個(gè)開關(guān)量，因此可由CC2530引腳電平的變化控制繼電器來實(shí)現(xiàn)電磁閥的開與關(guān)。具體代碼如下：

P1SEL = 0xDF； //設(shè)置P1.4口為普通IO

P1DIR = 0x20； //設(shè)置P1.4為輸出

上文對Modbus協(xié)議在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的移植原理已進(jìn)行了闡述，對ZigBee組網(wǎng)的流程也做了說明。以電磁閥控制的05號命令為例，詳細(xì)說明Modbus協(xié)議在ZigBee協(xié)議棧中的移植與應(yīng)用。

上位機(jī)將RTU數(shù)據(jù)幀下發(fā)至協(xié)調(diào)器后，經(jīng)由ZigBee網(wǎng)絡(luò)將命令發(fā)至節(jié)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)中取一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并定義其為Modbus協(xié)議中的1號節(jié)點(diǎn)，同時(shí)設(shè)定一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖數(shù)組。

#define ED_ADDR 0x01

//定義節(jié)點(diǎn)接收數(shù)組

uint8 afRxData[32]={0}；

//節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)包后，要判斷是否屬于自己

if（0x01 == afRXData[0] || afRXData[0] == 0xFF）

然后進(jìn)行CRC校驗(yàn)。校驗(yàn)通過后，繼續(xù)解析命令，對功能碼、繼電器地址進(jìn)行判斷，之后解析操作命令，判斷開關(guān)。具體程序如下所示：

checkCRC=crc16（afRxData，afRxLength-2）；

//判斷CRC校驗(yàn)

if（checkCRC==（afRxData[afRxLength-2] << 8 | afRxData[afRxLength-1]））

{

//命令解析

switch（afRxData[1]）

{

case 0x03：

rfreadRegisters（）；

break；

case 0x05：

writecoil（）；

}

}

繼電器地址以及繼電器的操作指令判斷程序如下：

//地址判斷，是否是0001

if（（afRxData[3]==0x00）&&（ afRxData[3]==0x01））

//FF00，繼電器閉合

{ if（（afRxData[5]==0x00）&&（afRxData[4]==0xFF））

{ P1_4=0； }

else if

//0000，繼電器斷開

（（afRxData[5]==0x00）&&（afRxData[4]==0x00））

{ P1_4=1； }

}

5 實(shí)驗(yàn)及測試

在測試中，采用Modbus協(xié)議通訊軟件和串口調(diào)試助手進(jìn)行軟件測試。其中，Modbus協(xié)議通訊軟件可直接進(jìn)行CRC校驗(yàn)。命令發(fā)送時(shí)，配置好串口后，以hex格式發(fā)送。

經(jīng)過測試，此系統(tǒng)可以完成協(xié)調(diào)器下發(fā)命令，節(jié)點(diǎn)向協(xié)調(diào)器反饋相應(yīng)數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)器下發(fā)03號命令時(shí)，節(jié)點(diǎn)可以成功向協(xié)調(diào)器反饋寄存器內(nèi)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，包括溫濕度信息、光照強(qiáng)度信息和土壤溫濕度信息。協(xié)調(diào)器下發(fā)05號命令時(shí)，節(jié)點(diǎn)可以使能對應(yīng)的繼電器，從而使電磁閥處于打開狀態(tài)。endprint

6 結(jié) 語

本文進(jìn)行了基于ZigBee和Modbus協(xié)議的智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，重點(diǎn)論述了ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)、Modbus協(xié)議在智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的應(yīng)用。介紹了ZigBee技術(shù)和Modbus協(xié)議，并對CC2530的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)、對傳感器進(jìn)行了選型和數(shù)據(jù)獲取，最后進(jìn)行了電磁閥的電路搭建及驗(yàn)證。本文的創(chuàng)新之處是將Modbus協(xié)議與ZigBee網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，給出了遠(yuǎn)程采集信息與控制的設(shè)計(jì)方案與軟件實(shí)現(xiàn)流程，在智能農(nóng)業(yè)上具有良好的應(yīng)用。

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