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温室基于ZigBee温室无线网络节点设计与设计

收藏本文 2024-01-30 点赞:34608 浏览:158789 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:温室是设施农业的重要组成部分之一,温室环境参数监测制约是目前探讨的热点。要保证温室的环境参数如:温度、湿度、光照强度、土壤湿度、pH值等条件稳定在作物生长所需的最佳状态值,需要建立一个传感器网络来对温室自动监控。传统的温室监控系统一般采取有线连接的传感器网络,虽然目前有线监控系统已经非常成熟稳定,但是其缺点也很显著。布线复杂、安装成本高、维护困难、可靠性差等都是采取有线方式的弊端,采取无线传感器网络是解决这些不足的最好途径。本论文根据温室的环境监控要求对现有短距离无线网络通信协议浅析比较后,选择最近新兴的ZigBee短距离无线通信技术来设计温室无线网络节点。主要探讨内容如下:1.探讨浅析现有的几种短距离无线网络通信技术,相互比较优缺点,确定利用具有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率和低成本特点的ZigBee技术来设计温室无线网络节点。2.根据温室无线网络节点设计要求选择硬件芯片和元器件,分别完成了具有不同功能的汇聚节点和传感器终端节点的硬件设计。3.在此基础上编写了协议栈程序和STC12LE5A60S2与DS18B20的温度采集程序,同时搭建了星型拓扑结构的温室无线传感器网络。4.探讨无线传感器网络中的数据融合技术,根据本论文设计的星型拓扑结构温室无线传感器网络,采取了自适应加权算法对网络中的多个温度传感器进行数据融合,获得了理想的融合结果。5.对本论文设计的温室无线网络节点进行性能测试。关键词:温室论文无线传感器网络论文数据融合论文ZigBee论文

    摘要2-3

    ABSTRACT3-8

    第1章 前言8-11

    1.1 探讨背景及作用8-9

    1.2 国内外探讨近况9-10

    1.3 本论文探讨内容10-11

    第2章 IEEE 802.15.4/ZigBee 短距离无线网络协议11-22

    2.1 常用短距离无线技术11-14

    2.1.1 Wi-Fi(IEEE 802.11)11

    2.1.2 超宽带通信 UWB11-12

    2.1.3 近场通信 NFC12

    2.1.4 蓝牙12-13

    2.1.5 红外数据通信 IrDA13

    2.1.6 ZigBee13-14

    2.1.7 常用短距离无线通信技术比较14

    2.2 ZigBee 技术相关论述14-21

    2.2.1 ZigBee 协议架构15-19

    2.2.2 ZigBee 网络拓扑19-20

    2.2.3 ZigBee 技术特点20-21

    2.3 本章小结21-22

    第3章 温室无线网络节点设计案例与硬件平台设计22-40

    3.1 温室无线网络节点设计案例22-23

    3.2 硬件模块划分23

    3.3 无线通信模块23-28

    3.4 处理器模块28-29

    3.5 传感器模块29-34

    3.5.1 温度传感器29-30

    3.5.2 湿度传感器30-32

    3.5.3 光照传感器32-34

    3.6 USART 串口模块34-35

    3.7 各功能模块之间接口电路35-39

    3.7.1 处理器模块与传感器模块电路设计35

    3.7.2 无线通信模块与处理器模块电路设计35-36

    3.7.3 汇聚节点的串口模块电路36-37

    3.7.4 节点实物照片37-39

    3.8 本章小结39-40

    第4章 温室无线网络节点软件设计40-52

    4.1 节点工作流程40-42

    4.1.1 终端节点工作流程40-41

    4.1.2 汇聚节点工作流程41-42

    4.2 无线网络节点程序编写42-50

    4.2.1 ZigBee 协议栈开发环境42-45

    4.2.2 汇聚节点协议栈程序45-47

    4.2.3 终端节点协议栈程序47-50

    4.3 传感器采集程序设计50

    4.4 本章小结50-52

    第5章 温室无线网络节点测试52-61

    5.1 测试软件介绍53-54

    5.1.1 串口调试助手53

    5.1.2 上位机软件53-54

    5.2 温室无线网络节点测试实验54-60

    5.2.1 节点传输距离和通信可靠性实验54-59

    5.2.2 温室无线传感器网络组网实验59-60

    5.3 本章小结60-61

    第6章 无线传感器网络数据融合61-68

    6.1 无线传感器网络中的数据融合61-62

    6.2 基于自适应加权算法的温室无线网络数据融合62-66

    6.2.1 自适应加权算法62

    6.2.2 建立温室无线网络数据融合模型62-64

    6.2.3 Matlab 仿真64-66

    6.3 实际运用融合模型66-67

    6.4 本章小结67-68

    第7章 总结与展望68-69

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