基于無線傳感網絡的軍需倉庫溫濕度監測系統的研究

刑寶坤++馮元金

【摘要】 本設計以DHT11為溫濕度數據采集傳感器，通過單片機控制傳感器采集庫房溫濕度數據，而后再經過ZigBee模塊發送溫濕度數據，從而達到對庫房內溫濕度狀況進行實時監控的效果。

【關鍵詞】 ZigBee 溫濕度 協調器 監測

溫濕度監測在軍需倉庫的控制中有重要的應用，一旦庫房內溫濕度超出存放物資溫濕度臨界點，將造成變質、發霉等化學現象，尤其夏天溫度過高、濕度過低，將容易引發自然自爆等事故。顯而易見，對軍需倉庫內部進行多點溫濕度監測的重要性更加突出。本文提出一種基于無線傳感網絡的軍需倉庫溫濕度監測系統。

圖1 系統整體設計圖

一、系統硬件設計

1.1 無線傳輸設計

ZigBee無線傳輸模塊的內部核心板是基于CC2430為控制器，設計中為便于安裝使用，把CC2430芯片和外圍基本電路集成為一塊單獨的核心板，核心板上預留與ZigBee底板連接接口，使用時把核心板插在底板接口上即可，非常方便，與此同時，也可以一定程度減少無線收發天線的干擾。

1.2 傳感器接口電路

ZigBee底板上要外接傳感器測量模塊，這個接口成為執行器電路。接口為CC2430與單片機溫濕度采集模塊的接口，也是CC2430與傳感器測量模塊之間的通信接口，可以接溫濕度測量、光電強度檢測、電機控制等模塊，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，內部的通信協議都是統一的，無需改變程序，移植性強。

1.3 電源切換電路

單片機底板有兩個供電源，其中之一是鋰電池，另外一個是外接電源接口。電源切換設計采用的是XC6206。該芯片由于具備高精度、低功耗的特點，在電壓調整中被廣泛應用，及時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。

二、 系統軟件

單片機始終處在接收命令狀態，當終端節點發送命令后，單片機進行響應，根據終端節點的命令進行響應的操作，完成操作后要求返回數據信息。

2.1單片機與終端節點的通信協議

為了方便各個模塊之間通信，制定了統一的通信協議，單片機與終端節點之間的通信協議是為了單片機采集完數據后與CC2430之間通訊的方便。

（1）幀格式

CC2430給單片機

unsigned char Head //數據頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned char Cmd //命令

unsigned char Tail //數據尾 0xfe

單片機給CC2430

unsigned char Head //數據頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned int Data //數據；高字節在前

unsigned char Tail //數據尾 0xfe

（2）CC2430給單片機的命令（Cmd）和單片機給CC2430的數據（Data）

0x71 詢問傳感模塊是否存在，叢機應答的數據為0xFF71

0x72 啟動測量命令，暫無應答

0x73 采集測量結果，叢機返回測量結果

三、溫濕度采集數據分析

將溫濕度傳感器采集模塊和標準溫濕度計放在相近的位置，通過計時觀察溫濕度計示數和系統界面顯示的溫濕度，觀察并記錄測試溫濕度數據是否一致。以下是兩者之間的示數對比：

表格 1-1溫濕度差距對比

通過以上數據可得出：實際溫濕度與系統采值之間有1攝氏度和1RH%的差距，分析原因可能是由于溫濕度計和傳感器之間的工藝差距或者是由于校準的數據不同造成的，不同的生產廠家和工藝都會對測試的數據產生一定的影響，但是影響不是很大，基本在允許范圍內，基本符合使用要求。

【摘要】 本設計以DHT11為溫濕度數據采集傳感器，通過單片機控制傳感器采集庫房溫濕度數據，而后再經過ZigBee模塊發送溫濕度數據，從而達到對庫房內溫濕度狀況進行實時監控的效果。

【關鍵詞】 ZigBee 溫濕度 協調器 監測

溫濕度監測在軍需倉庫的控制中有重要的應用，一旦庫房內溫濕度超出存放物資溫濕度臨界點，將造成變質、發霉等化學現象，尤其夏天溫度過高、濕度過低，將容易引發自然自爆等事故。顯而易見，對軍需倉庫內部進行多點溫濕度監測的重要性更加突出。本文提出一種基于無線傳感網絡的軍需倉庫溫濕度監測系統。

圖1 系統整體設計圖

一、系統硬件設計

1.1 無線傳輸設計

ZigBee無線傳輸模塊的內部核心板是基于CC2430為控制器，設計中為便于安裝使用，把CC2430芯片和外圍基本電路集成為一塊單獨的核心板，核心板上預留與ZigBee底板連接接口，使用時把核心板插在底板接口上即可，非常方便，與此同時，也可以一定程度減少無線收發天線的干擾。

1.2 傳感器接口電路

ZigBee底板上要外接傳感器測量模塊，這個接口成為執行器電路。接口為CC2430與單片機溫濕度采集模塊的接口，也是CC2430與傳感器測量模塊之間的通信接口，可以接溫濕度測量、光電強度檢測、電機控制等模塊，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，內部的通信協議都是統一的，無需改變程序，移植性強。

1.3 電源切換電路

單片機底板有兩個供電源，其中之一是鋰電池，另外一個是外接電源接口。電源切換設計采用的是XC6206。該芯片由于具備高精度、低功耗的特點，在電壓調整中被廣泛應用，及時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。

二、 系統軟件

單片機始終處在接收命令狀態，當終端節點發送命令后，單片機進行響應，根據終端節點的命令進行響應的操作，完成操作后要求返回數據信息。

2.1單片機與終端節點的通信協議

為了方便各個模塊之間通信，制定了統一的通信協議，單片機與終端節點之間的通信協議是為了單片機采集完數據后與CC2430之間通訊的方便。

（1）幀格式

CC2430給單片機

unsigned char Head //數據頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned char Cmd //命令

unsigned char Tail //數據尾 0xfe

單片機給CC2430

unsigned char Head //數據頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned int Data //數據；高字節在前

unsigned char Tail //數據尾 0xfe

（2）CC2430給單片機的命令（Cmd）和單片機給CC2430的數據（Data）

0x71 詢問傳感模塊是否存在，叢機應答的數據為0xFF71

0x72 啟動測量命令，暫無應答

0x73 采集測量結果，叢機返回測量結果

三、溫濕度采集數據分析

將溫濕度傳感器采集模塊和標準溫濕度計放在相近的位置，通過計時觀察溫濕度計示數和系統界面顯示的溫濕度，觀察并記錄測試溫濕度數據是否一致。以下是兩者之間的示數對比：

表格 1-1溫濕度差距對比

通過以上數據可得出：實際溫濕度與系統采值之間有1攝氏度和1RH%的差距，分析原因可能是由于溫濕度計和傳感器之間的工藝差距或者是由于校準的數據不同造成的，不同的生產廠家和工藝都會對測試的數據產生一定的影響，但是影響不是很大，基本在允許范圍內，基本符合使用要求。

【摘要】 本設計以DHT11為溫濕度數據采集傳感器，通過單片機控制傳感器采集庫房溫濕度數據，而后再經過ZigBee模塊發送溫濕度數據，從而達到對庫房內溫濕度狀況進行實時監控的效果。

【關鍵詞】 ZigBee 溫濕度 協調器 監測

溫濕度監測在軍需倉庫的控制中有重要的應用，一旦庫房內溫濕度超出存放物資溫濕度臨界點，將造成變質、發霉等化學現象，尤其夏天溫度過高、濕度過低，將容易引發自然自爆等事故。顯而易見，對軍需倉庫內部進行多點溫濕度監測的重要性更加突出。本文提出一種基于無線傳感網絡的軍需倉庫溫濕度監測系統。

圖1 系統整體設計圖

一、系統硬件設計

1.1 無線傳輸設計

ZigBee無線傳輸模塊的內部核心板是基于CC2430為控制器，設計中為便于安裝使用，把CC2430芯片和外圍基本電路集成為一塊單獨的核心板，核心板上預留與ZigBee底板連接接口，使用時把核心板插在底板接口上即可，非常方便，與此同時，也可以一定程度減少無線收發天線的干擾。

1.2 傳感器接口電路

ZigBee底板上要外接傳感器測量模塊，這個接口成為執行器電路。接口為CC2430與單片機溫濕度采集模塊的接口，也是CC2430與傳感器測量模塊之間的通信接口，可以接溫濕度測量、光電強度檢測、電機控制等模塊，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，內部的通信協議都是統一的，無需改變程序，移植性強。

1.3 電源切換電路

單片機底板有兩個供電源，其中之一是鋰電池，另外一個是外接電源接口。電源切換設計采用的是XC6206。該芯片由于具備高精度、低功耗的特點，在電壓調整中被廣泛應用，及時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。

二、 系統軟件

單片機始終處在接收命令狀態，當終端節點發送命令后，單片機進行響應，根據終端節點的命令進行響應的操作，完成操作后要求返回數據信息。

2.1單片機與終端節點的通信協議

為了方便各個模塊之間通信，制定了統一的通信協議，單片機與終端節點之間的通信協議是為了單片機采集完數據后與CC2430之間通訊的方便。

（1）幀格式

CC2430給單片機

unsigned char Head //數據頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned char Cmd //命令

unsigned char Tail //數據尾 0xfe

單片機給CC2430

unsigned char Head //數據頭 0xef

unsigned char SenseType //傳感器類型

unsigned int Data //數據；高字節在前

unsigned char Tail //數據尾 0xfe

（2）CC2430給單片機的命令（Cmd）和單片機給CC2430的數據（Data）

0x71 詢問傳感模塊是否存在，叢機應答的數據為0xFF71

0x72 啟動測量命令，暫無應答

0x73 采集測量結果，叢機返回測量結果

三、溫濕度采集數據分析

將溫濕度傳感器采集模塊和標準溫濕度計放在相近的位置，通過計時觀察溫濕度計示數和系統界面顯示的溫濕度，觀察并記錄測試溫濕度數據是否一致。以下是兩者之間的示數對比：

表格 1-1溫濕度差距對比

通過以上數據可得出：實際溫濕度與系統采值之間有1攝氏度和1RH%的差距，分析原因可能是由于溫濕度計和傳感器之間的工藝差距或者是由于校準的數據不同造成的，不同的生產廠家和工藝都會對測試的數據產生一定的影響，但是影響不是很大，基本在允許范圍內，基本符合使用要求。