基于ZigBee技術的無線大棚溫濕監控系統的設計與實現

彭 玲

（廣東科技學院 廣東 東莞 523083）

基于ZigBee技術的無線大棚溫濕監控系統的設計與實現

彭 玲

（廣東科技學院 廣東 東莞 523083）

針對大棚溫濕度監控的應用需求，本系統是一個軟硬件結合的大棚溫濕度監控系統，硬件設計采用主控芯片CC2530和溫濕度傳感器DHT11相結合，軟件設計由DHT11傳感器的數據的采集程序、協調器的組網程序、串口上位機程序及Android顯示程序組成，可以通過PC機和android端實時查詢當前環境的溫濕度數值。

CC2530；ZigBee協議；DHT11；android；溫濕度數據

1.引言

隨著科學技術的不斷發展，越來越多的高新技術被運用到了農業生產當中。本文利用ZigBee進行無線傳輸，用android手機對大棚內的溫濕度進行實時監控，能讓工作人員隨時隨地去了解大棚的情況，以便及時做出應對措施。這樣不僅解決了工作人員由于大棚占地面積較大而導致工作量大的問題，又能保證大棚里的農作物良好生長[1]。

2.總體設計

本設計整個系統主要分為四個部分：數據采集終端，數據傳輸處理，上位機監控系統，Android查詢系統，郵件報警系統。其系統框架圖如圖2.1所示。

圖2.1 系統框架圖

本設計的系統通過溫濕度傳感器采集大棚內當前環境的溫度和濕度，利用ZigBee終端功節能節點把數據采集到的數據傳輸給協調器節點，協調器點通過串口把數據傳遞到上位機監控系統。當當前的溫度或者濕度不符合植物的生長環境，調用郵件報警系統給指定的郵箱發送報警信息，此外還可通過Android手機查詢當前的溫度或濕度。

3.硬件設計

3.1 ZgBee無線傳輸的主控芯片

本設計采用的ZigBee無線傳輸的主控芯片是CC2530，CC2530是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE 應用的一個真正的片上系統（SoC）解決方案[2]。運行時鐘高達32MHz，內部有高達256KB的FLASH，使得CC2530非常適合ZigBee的應用。它既可以處理數據，又能把收到的數據通過無線發送出去。

3.2 傳感器的設計

溫度和濕度是溫室大棚重要的環境因子，根據大棚的環境指標和精度的要求，本設計選擇復合型傳感器溫濕度傳感器DHT11。DHT11數字溫濕度傳感器是一款4針單排引腳封裝的傳感器模塊，能夠同時對溫度和濕度數值進行檢測，而且其精確度能過完全滿足本設計的精度要求。濕度、溫度測量誤差：+-5％、+-2度。DHT11傳感器主要由一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件組成，DHT11傳感器引腳可以直接與主控芯片的P7口相連進行數據采集。

4.軟件設計

4.1 DHT11傳感器的數據的采集程序

在本文的數據采集程序中，首先對主控芯片CC2530的各個端口的進行初始化，然后配置CC2530里自帶的A/D通道，采集各個點的溫度和濕度的模擬信號，最后將這些模擬信號進行轉換成數字信號。

4.2 協調器的組網程序

終端節點采集當前環境的溫濕度數據，然后通過ZigBee協議把數據發給協調器。協調器節點是網絡的建立者，同時也是網絡的管理者和領導者，肩負著允許和拒絕其他節點加入網絡的權利。

4.3 串口上位機程序

協調器通過串口把數據傳輸到到上位機，上位機把數據顯示到程序的界面上。本設計的上位機顯示程序是采用MFC來開發的[3]。如圖4.1所示，上位機界面左側為報警信息顯示，服務器IP地址顯示以及所用端口號顯示；右側為溫度和濕度的實時顯示。當大棚溫度改變時，溫度顯示和濕度顯示的數值也會隨之改變，當溫度或濕度超過所設定的上下限值時，在報警信息文本框中會有相應的提示信息下顯示。

圖4.1 上位機顯示界面

圖4.2 android端顯示界面

4.4 android手機端的程序

用戶還可以通過android手機軟件進行溫濕度的查看[4]。在查詢溫度或濕度前，需要輸入與上位機程序顯示的相同的服務IP地址和端口號。點擊連接時會有相應的“連接成功”或者“連接失敗”的提示信息。當連接成功后，點擊查看溫度，或者查看濕度，就會有相應數據顯示。其查詢結果如圖4.2所示。

5.總結

本設計將ZigBee技術與傳統農業結合起來，實現了一個信息化的溫濕度監控系統。系統采用CC2530作為主控芯片，結合數字溫濕度傳感器DHT11，利用ZigBee進行無線傳輸，在PC機上實現了溫濕度數據的實時顯示，還可用手機對當前的溫濕度進行查詢。

[1]曾衍仁.基于ZigBee的遠程測控網絡[D].廣東工業大學，2011.

[2]張京,楊啟良,戈振揚,齊亞峰,周兵,殷欣. 溫室環境參數無線傳感器網絡監測系統構建與CC2530傳輸特性分析[J].農業工程學報,2013,07:139-147.

[3]孔垂柳. VC++中MFC框架技術探索[J]. 吉林建筑工程學院學報,2009,04:82-84.

[4]黨李成. 基于Google Android智能手機平臺的研究與應用[D].安徽大學,2010.

Based on the technology of ZigBee wireless greenhouse humidity monitoring system design and implementation

PENG Ling. (Guangdong Institute of Science and Technology, Guangdong Province, Dongguan 523083, China)

According to the greenhouse temperature and humidity monitoring application, this system is a combination of greenhouse temperature and humidity monitoring system hardware and software, the hardware design adopts CC2530 master control chip and the combination of temperature and humidity sensor DHT11 software design by DHT11 sensor data acquisition program, the coordinator of the networking program, serial ports, upper machine and Android display program, can through the PC and the Android side real-time query the current environment of temperature and humidity values.

CC2530; ZigBee agreement; DHT11; Android; Temperature and humidity data

X924.3

A

1009-5624-（2016）02-0080-02