基于Zigbee技术的温室大棚监控系统

2011-08-04 15:30:43来源: 互联网

  近年来在国内外的市场上出现了众多采用GPRS技术的温室大棚监控设备,该技术和设备具有传输信息量大、可远程操控及具有较高的可靠性,但其设备造价和通信费都较高,因而很难得到广泛推广。因此笔者开发了一种基于Zigbee技术的温室大棚监控系统,该系统具有低功耗、低成本、高可靠性、低复杂度、安装维护简单和扩展性强等优点,为温室大棚监控系统的推广提供了一个不可多得的平台。

  1 Zigbee无线通信技术系统结构

  Zigbee是符合IEEE 802.15.4标准的新兴无线网络通信协议,其发起组织Zigbee联盟于2004年底发布了最早的1.0版本规范,之后相继推出了Zigbee2006和Zigbee PRO两个升级版本。有关Zigbee的产品还大多处于研究阶段,但鉴于其众多的优点,相信不久,基于Zigbee技术的产品将会得到迅速普及应用。

  1.1 Zigbee技术的主要特点

  1)低功耗。在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6~24个月,甚至更长。

  2)低成本。通过大幅简化协议(不到蓝牙的1/10),降低了对通信控制器的要求。

  3)低速率。在2.4 GHz的工作频率下可提供250 kbps的原始数据吞吐率,满足低速率传输数据的应用需求。

  4)近距离。相邻节点之间传输范围一般介于10~100 m之间,在增加RF发射功率后,亦可增加到1~3 km。

  5)短时延。Zigbee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15 ms,节点连接进入网络只需30 ms,进一步节省了电能。

  6)高容量。Zigbee可采用星状、片状和网状网络结构,一个主节点可管理多达254个子节点。

  7)高安全。Zigbee提供了三级安全模式。

  8)免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频段。

  1.2 Zigbee协议的系统结构

  Zigbee协议的系统结构如图1所示。

  

 

  本设计所采用的主控制器是由美国TI公司生产的CC2430无线单片机,该单片机承载了Zigbee技术的片上系统(SoC),属增强型的51单片机,是高度整合了的系统级射频收发器,其主要特点如下:

  1)芯片内部已经集成了相关的RF电路,因此外围接口电路比较简单。

  2)该芯片为增强型8051微处理器,内置看门狗、AD转换等模块,因此功能强大。

  3)该芯片价格低廉,外围电路简单,因此具有较低的开发成本。

  2 系统硬件组成

  在本系统中,根据功能硬件组成可分为传感器终端设备和中央控制设备两大部分,终端设备实现对监控点的数据采集和滴灌开关、遮光板角度调节步进电机、日光灯和通风设备控制;中央控制设备则实现对各终端收集的数据进行处理比对和控制输出。

  2.1 传感器终端

  传感器终端设备由RF收发模块、传感器模块和执行器驱动模块组成。其中执行器驱动模块主要是由继电器电路组成,而传感器模块由数字温度传感器DS18B20、数字湿度传感器SHT21、微型数字二氧化碳传感器S-100及TSL230B光照强度/频率传感芯片组成,而RF收发模块使用的是TI公司提供的CC2430无线收发模块,具体电路原理如图2所示。

  

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关键字:Zigbee技术  温室大棚监控

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0804/article_6322.html
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