基于嵌入式的室内环境信息采集系统设计

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基于ARM11嵌入式的智能信息采集系统的研制

基于ARM11嵌入式的智能信息采集系统的研制

基于ARM11嵌入式的智能信息采集系统的研制摘要:论文研究了一种基于ARM11硬件平台以及linux嵌入式操作系统的智能信息采集系统,采用Zigbee技术架构实现无线传感器网络,实现信息的监测监控,为操作人员提供决策信息。

该系统设计结构巧妙,可移动无缝接入网络,凭借着ARM11强大的硬件平台、linux嵌入式操作系统在数字智能掌上电脑的成熟应用以及优秀紧凑的人机界面设计,实现了系统的高度智能化、提高了系统的可靠性,体现了该系统的优越性、灵活性和智能性。

关键词:信息采集ARM11 linux 系统组成1.1 硬件结构系统由三星公司的S3C6410(ARM11)、SD卡接口、USB接口、触摸屏接口、Zigbee无线传输电路等组成,实现信号的接收和分析处理,检测节点由ATmega16单片机、各类气体传感器组成,节点检测到信息数据后,由单片机处理其数据。

用于通信的Zigbee线选用符合标准Zigbee协议的集成收发RF 器件CC2430和利用收发天线,以及少量的外围器件。

通过便携式监控系统向井下检测节点发出网络连接自检信号,当MCU接收到连接信号后,返回应答信号至便携式监控系统,完成一次完整的Zigbee网络通信。

如果在发送信号时ACK标志位置位,而且在一定的超时期限内没有收到应答,发送器将重复发送固定次数,若仍无应答就宣布发生错误,请求重新建立通信连接。

当通信链路成功时,整个检测系统开始工作。

1.2 系统功能介绍信息采集系统的主要功能分为气体监测、供电监测、数据存储、信息反馈、断电控制、风能监测、网络修复、系统自检等功能,其中气体监测主要用于实时显示瓦斯、一氧化碳、二氧化碳、氧气、湿度、温度等参数,供电监测主要用以实时监测重要用电设备的电气参数,数据存储用以将动态数据存放于数据库中,以供历史查询以及决策决断,信息反馈主要用以各项信息的反馈。

而断电控制则用以在数据超标的情况下,选择性的对某一设备进行断电。

嵌入式无线数据采集系统的设计

嵌入式无线数据采集系统的设计

嵌入式无线数据采集系统的设计嵌入式无线数据采集系统是一种集传感器、数据采集、数据处理与通信于一体的系统,可用于实时收集、传输和处理各种环境参数、物理量等数据。

该系统具有实时性、低功耗、可靠性和灵活性等特点,广泛应用于工业生产、环境监测、物联网等领域。

设计一个嵌入式无线数据采集系统,需要考虑以下几个方面:1.硬件设计:(1)选择合适的微处理器,如ARM、AVR等,具备低功耗、高性能和较大的存储容量。

(2)选择合适的传感器,根据实际需求选择温度、湿度、光照、气体浓度等传感器。

(3)选择合适的无线通信模块,如蓝牙、Wi-Fi、LoRa等,根据通信距离和传输速率需求进行选择。

(4)设计电源电路,保证系统持续供电,并考虑低功耗设计,延长系统使用时间。

2.软件设计:(1)嵌入式操作系统的选择,如嵌入式Linux、FreeRTOS等,根据系统需求选择合适的操作系统。

(2)编写驱动程序,与传感器进行接口,实现数据采集与处理功能。

(3)设计数据通信协议,实现与无线通信模块的数据传输,并考虑数据压缩和加密等功能。

(4)设计用户界面,方便用户对系统进行配置和监控。

3.数据采集与处理:(1)根据传感器类型和数量进行数据采集,并进行预处理,如滤波、校准等。

(2)设计数据存储方式,可以选择本地存储、云端存储或结合两者,确保数据的可靠性和安全性。

(3)设计数据分析算法,对采集的数据进行分析、统计和建模,提供对应的数据处理和决策支持。

4.系统通信与远程监控:(1)通过无线通信模块与上位机或云端进行数据传输,实现数据的远程监控和控制。

(2)设计远程配置和升级功能,方便对系统参数进行远程设置和升级。

(3)设计报警功能,当采集到的数据超过预设阈值时,及时发送报警信息给用户。

总之,设计一个嵌入式无线数据采集系统需要考虑硬件、软件、数据采集与处理以及远程监控等方面,综合考虑系统的功能要求、成本和可行性,才能设计出一款实用、稳定和高性能的系统。

基于嵌入式系统的环境监测与数据采集系统设计与实现

基于嵌入式系统的环境监测与数据采集系统设计与实现

基于嵌入式系统的环境监测与数据采集系统设计与实现随着科技的不断发展,嵌入式系统在各行业中的应用越来越广泛。

在环境监测领域,嵌入式系统也扮演着重要的角色。

本文将介绍基于嵌入式系统的环境监测与数据采集系统的设计和实现。

一、系统介绍该系统主要由传感器节点、网关节点和服务器三部分组成。

传感器节点负责环境数据采集,包括温度、湿度、气压、光照等;网关节点负责与传感器节点通信,将采集到的数据传输到服务器;服务器负责数据处理和展示。

整个系统采用无线传输方式,使得数据采集更加便捷和高效。

二、硬件设计1.传感器节点传感器节点主要由传感器、微处理器、无线通信模块和电源供应模块构成。

传感器负责采集环境数据,微处理器对采集到的数据进行处理和存储,无线通信模块通过无线信号与网关节点通信,电源供应模块为整个节点提供电源支持。

2.网关节点网关节点主要由微处理器、无线通信模块和电源供应模块等组成。

其主要作用是接收来自传感器节点的数据,并通过无线信号将数据传输到服务器。

在传输过程中,网关节点需要对数据进行解包和加密,保证数据的安全性。

3.服务器服务器主要由计算机、数据库和Web服务器构成。

其任务是接收来自网关节点的数据,并对其进行处理和存储,同时生成相应的报表和图表,方便用户查看和分析。

同时,服务器还需要支持Web应用程序,允许用户通过浏览器访问系统并查看数据。

三、软件设计1.传感器节点传感器节点的软件设计主要包括数据采集和处理模块、数据存储模块和通信模块。

数据采集和处理模块负责采集传感器数据并对其进行初步处理,将处理后的数据存储到本地存储器中;通信模块与无线通信模块配合工作,负责将采集的数据发送到网关节点。

2.网关节点网关节点的软件设计主要包括通信模块、数据解析和加密模块和数据上传模块。

通信模块需要与传感器节点和服务器进行通信,将从传感器节点收集来的数据发送到服务器,并从服务器接收指令;数据解析和加密模块负责对从传感器节点收集来的数据进行解析和加密,保证数据的安全性;数据上传模块负责将解析过后的数据上传到服务器。

智能家居环境监测系统设计与实现

智能家居环境监测系统设计与实现

智能家居环境监测系统设计与实现智能家居是指在智能化、自动化、信息化的基础上利用传感器网络等进行数据传输,实现家居电器的智能控制,随着4G网络的快速发展,智能家居的及时出现为人们享受生活提供了一个更好的选择。

一、智能家居环境监测系统总体设计基于ZigBee无线通信技术构建的室内环境监测系统主要实现室内温度、氧气、一氧化碳、二氧化硫、湿度、甲烷和二氧化碳含量等家居环境的检测,其次是监测生活用水、用电和用气的安全性和用量,三是监测室内各种生活家电的状态等。

系统设计中,基于ZigBee的传感器节点将室内环境信息发送到无线传感器网络的汇聚节点,通过ARM微处理器实现嵌入式编程,然手通过ARM微处理器和ZigBee汇聚节点实现有效的网络串行通信。

通过该系统,采集室内环境信息、输入操作命令、输出操作结果、集中控制室内环境、远程控制家用电器、联动控制室内安防系统等功能。

二、智能家居环境监测系统详细设计2.1室内环境信息采集功能通过部署在室内的传感器节点,实现无线传感器网络的室内环境信息采集,以便能够将室内温度、湿度、氧气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、甲烷及生活用水和生活电气等相关信息传递到系统中。

信息采集和感知是室内环境系统最基本的功能,需要将传感器节点进行良好的部署和优化,以便在最小能量耗费下实现节点的全方位覆盖。

2.2 室内环境信息传输功能传感器节点采集相关的网络信息后,通过4G网络传输到ZigBee汇聚节点,汇聚节点将多个传感器节点信息传输到室内监测系统的服务器,以便服务器进行处理。

信息传输过程中,为了实现高效数据传输和分发,需要将数据进行压缩和存储,实现传感器网络的聚簇作用,同时为了降低传感器网络的通信开销、平衡节点间负载,需要对传感器网络节点和传输节点进行设计。

2.3 室内环境信息处理功能数据传输到服务器后,环境监测装置负责处理采集到的数据信息,发现相关的信息超过用户设置的预警值,则传感器检测装置通过4G通信网络以短信或数据通信的方式通知用户,同时将收集的信息存储到服务器数据库中。

基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现最终版

基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现最终版

基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现最终版摘要:环境是人们赖以生存的必要条件,随着现代化信息技术的迅猛进展和提高,人们对自己的生活环境有了更高的要求,期望自己的生活环境健康、舒服。

近些年,专门是人类在信息技术上的快速进展,使得各种无线通信技术有了前所未有的突破,无线技术在智能家居上的应用将越来越广泛。

因此,本文利用ZigBee技术设计出了这种无线家居环境监测系统。

该系统中,传感器节点〔即终端节点〕能够选择温度、湿度、亮度等传感器,同时能够依照需求添加或减少传感器节点。

因此本文无线网络终端模块选用的CC2530芯片为平台,以实现信息数据的接收与发送。

此芯片内置8051内核的单片机内核,并有一定的内存空间,故只要加上些少许外围电路就能够实现功能,无需再加单片机。

在数据接收端〔即和谐器节点〕收到的数据处理传送到PC机上显示。

为了让用户方便监测数据,本文在PC机上设计了显示界面,让人们更加方便操作及监测数据。

本系统运行可靠,能正确猎取环境数据,实现实时监测。

关键词:ZigBee;无线传感器网络;环境监测;智能家居Design and Realization of Household EnvironmentMonitoring System Based on ZigBee TechnologyAbstract:Environment is a necessary condition for survival. With the rapid development and improvement of modern information technology, people have higher requirements for their living environment. They hope they live healthily and comfortably. During recent years, especially the quick development of information technology which enables all kinds of wireless communication technology to improve unprecedentedly. So,the thesis utilizes ZigBee technology to exploit and design the wireless home environmental monitoring system. In the system, the sensor node(as well as terminal node) can choose temperature, humidity, brightness etc. Therefore, the wireless network terminal module of the thesis choose the CC2530 chip as the platform for realizing receiving and sending of the information data. The chip has a single chip with 8051 core and has certain memory space. Thus, it can realize its function by adding a little peripheral circuit without extra single chip. The received data processing in the data receiving terminal(that is coordinator node) send to PC for people’s real-time monitoring. The thesis designed the display interface in PC for people’s operation and data monitoring conveniently. The system works reliably which can obtain correct environmental data and realize real time monitoring.Keywords:ZigBee;Wireless sensor networks; environmental monitoring; smart home名目前言 0第1章绪论 (1)1.1 本文的研究背景 (1)1.2 智能家居环境监测系统的特点 (1)1.3 本文要紧研究内容 (2)1.4 开发工具及开发环境的介绍 (2)1.4.1 系统软件开发环境介绍 (3)1.4.2 上位机软件开发环境介绍 (4)第2章 ZigBee技术的概述 (6)2.1 ZigBee技术的概念 (6)2.2 ZigBee技术的特点 (7)2.3 ZigBee网络设备组成和网络结构 (7)2.4 ZigBee的协议分析 (8)2.4.1 网络层〔NWK〕 (9)2.4.2 应用层〔APP〕 (10)2.5 本章小结 (11)第3章系统的总体设计 (12)3.1 系统结构 (12)3.2 系统功能定义 (12)3.3 系统设计要求 (14)3.4 本章小结 (14)第4章系统的硬件设计 (15)4.1 ZigBee硬件选型 (15)4.2 节点硬件设计 (17)4.3 本章小结 (20)第5章系统的软件设计及实现 (21)5.1 软件部分总体介绍 (21)5.1.1 软件设计整体流程 (21)5.1.2 和谐器的自动组网流程 (21)5.2 和谐器节点软件实现 (24)5.3 传感器节点软件设计 (26)5.4 本章小结 (27)第6章上位机软件实现及测试 (28)6.1 上位机软件实现 (28)6.2 软件测试 (29)6.3 本章小结........................................ 错误!未定义书签。

电子信息工程毕业设计

电子信息工程毕业设计

电子信息工程毕业设计电子信息工程毕业设计700字电子信息工程毕业设计是电子信息工程专业学生的重要课程之一,通过该设计可以提高学生的实践能力和创新能力。

下面是一份电子信息工程毕业设计的700字范文,供参考。

本次毕业设计的题目是基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计与实现。

随着科技的发展,智能家居逐渐进入人们的日常生活,通过网络和传感器技术实现对家居设备的远程控制和自动化管理。

本设计的目标是设计一套智能家居控制系统,能够实现对家居设备的远程控制和智能管理。

本设计的系统由主控模块、传感器模块和执行模块组成。

主控模块使用嵌入式微处理器作为核心,运行一个基于Linux的操作系统。

通过网络接口连接家庭路由器,实现与用户手机的通信和远程控制。

传感器模块使用多种传感器,如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等,采集环境数据,并将数据传输给主控模块。

执行模块由各种家居设备组成,如灯光、空调、窗帘等,通过控制开关或变化信号的方式实现对设备的控制。

在系统设计过程中,首先进行了各个模块的硬件设计,包括主控模块的电路设计和传感器模块、执行模块的接口设计。

然后进行了软件设计,主控模块的软件设计包括操作系统的移植、网络通信模块的设计和用户界面的设计。

传感器模块和执行模块的软件设计分别负责数据采集和设备控制。

最后进行了系统测试和性能评估,通过在实际环境中测试系统的功能和性能,评估系统的可靠性和稳定性。

设计完成后,我们对本系统进行了实际应用测试。

通过手机APP可以实现对家居设备的远程控制,如打开灯光、调整温度等。

传感器模块采集环境数据,并通过主控模块发送给用户手机,用户可以随时了解家庭环境的情况。

执行模块能够根据用户的指令执行相应的操作,实现智能化管理。

通过本次毕业设计,我掌握了嵌入式系统的设计与实现方法,了解了智能家居的基本原理和技术,提高了自己的实践能力和创新能力。

在未来的工作中,我将能够更好地应用所学知识,为人们生活带来更多的便利和智能化体验。

智能家居中的环境监测与控制系统设计与实现

智能家居中的环境监测与控制系统设计与实现

智能家居中的环境监测与控制系统设计与实现智能家居是指应用信息技术、网络通信技术以及控制技术等手段,实现对家庭环境的智能化管理和控制的一种家居模式。

环境监测与控制是智能家居中的核心功能之一,它通过传感器检测家庭环境数据,并通过控制器对各种设备进行智能调控,提供舒适、安全、节能的居住环境。

本文将详细介绍智能家居环境监测与控制系统的设计与实现。

一、智能家居环境监测系统设计智能家居环境监测系统需要满足以下要求:1. 传感器选择与布置:环境监测系统的性能取决于传感器的选择和布置。

常用的传感器有温湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器、CO2传感器等。

在设计之初,需要根据实际需求确定传感器的类型和数量,并合理布置在家庭各个关键区域,以获取准确的环境数据。

2. 数据采集与传输:环境监测系统需要实时采集传感器的数据,并传输至控制中心。

可以采用有线或无线方式进行数据传输。

有线方式可以通过网络线连接控制中心和传感器节点,无线方式可以利用无线通信技术,如Wi-Fi、Zigbee、蓝牙等。

3. 数据处理与分析:传感器采集的数据需要经过处理和分析,从中提取有用的信息。

可以使用嵌入式系统或云计算技术进行数据处理与分析。

嵌入式系统具有实时性强、功耗低、可扩展性好等特点,适用于对环境数据进行实时处理。

云计算技术可以实现大数据处理和分析,用于挖掘环境数据背后的规律和趋势。

4. 用户界面设计与交互:环境监测系统需要提供友好的用户界面,方便用户实时了解家庭环境的各项指标,并进行操作和控制。

用户界面可以通过手机App、电脑软件或智能终端进行展示。

用户可以通过界面查看环境数据、设置温度、湿度等参数,并对设备进行远程控制。

二、智能家居环境控制系统设计智能家居环境控制系统需要实现以下功能:1. 自动设备控制:通过环境监测系统采集的数据,智能家居系统可以根据用户的需求自动控制各种设备,如空调、灯光、窗帘等。

例如,在温度过高时,系统可以自动打开空调调节室温;在光照不足时,系统可以自动打开窗帘或灯具。

嵌入式 室内环境信息采集控制系统

嵌入式 室内环境信息采集控制系统

嵌入式系统课程设计基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计摘要:基于嵌入式的无线传感网络是多学科的高度交叉,知识的高度集成的前沿热点研究领域。

它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息,这些信息通过无线方式被发送,并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽,而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。

IEEES02.15.4/ZigBee技术是近年来通信领域中的研究热点,具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势,逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。

此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。

关键词:嵌入式、信息采集、ZIGBEE、串口通信前言嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可定制,适用于不同应用场合,对功能,可靠性,成本,体积,功耗有严格要求的专用计算机系统。

随着生活水平的提高和科学技术发展的需求,人类对环境信息的感知上有了更高的要求,在某些特殊工业生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻;随着嵌入式技术的发展,为环境环境检测提供了更进一步的保障。

基于嵌入式的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面;传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等嵌入式传感器模块,传输层包括有线通信和无线通信两部分,应用层包括各种终端。

在室内环境监测领域,以嵌入式技术为基础,结合ZigBee技术可以实现、准确、完整、可靠的反应环境信息,做到实时监控。

系统分析及其设计一、基本原理:湿度传感器和温度传感器采集到数据后,通过给RS232串口增加ZigBee功能,替代设备电缆线进行无线传输,串口传输设计为双向全双工,无硬件流控制,强制允许OTA(多条)时间和丢包重传。

本次课设采用的senser节点中烧写EndDeviceEB程序,在协调器中烧写CoordinatorEB程序。

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*******************实践教学*************************************学院2013年秋季学期嵌入式系统课程设计题目:基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计专业班级:计算机科学与技术(物联网工程方向)姓名:学号:指导教师:成绩:目录题目:基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计 (1)目录 (2)摘要 (3)关键词 (3)前言 (3)系统分析及其设计 (4)一、基本原理: (4)二、系统方案设计 (5)三、总体设计 (7)四、系统测试 (32)总结 (32)参考文献 (33)致谢 (34)基于嵌入式的室内环境信息采集控制演示系统设计摘要基于嵌入式的无线传感网络是多学科的高度交叉,知识的高度集成的前沿热点研究领域。

它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息,这些信息通过无线方式被发送,并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽,而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。

IEEES02.15.4/ZigBee技术是近年来通信领域中的研究热点,具有低成本、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势,逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。

此次课设设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。

关键词:嵌入式、信息采集、ZIGBEE、串口通信前言嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可定制,适用于不同应用场合,对功能,可靠性,成本,体积,功耗有严格要求的专用计算机系统[1]。

随着生活水平的提高和科学技术发展的需求,人类对环境信息的感知上有了更高的要求,在某些特殊工业生产领域和室内存储场合对环境要求显得特别苛刻;随着嵌入式技术的发展,为环境环境检测提供了更进一步的保障。

基于嵌入式的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面;传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等嵌入式传感器模块,传输层包括有线通信和无线通信两部分,应用层包括各种终端。

在室内环境监测领域,以嵌入式技术为基础,结合ZigBee技术可以实现、准确、完整、可靠的反应环境信息,做到实时监控。

系统分析及其设计一、基本原理:温度传感器将被测点的温度采集后输出的模拟信号逐步送往放大电路、低通滤波器以及 A/D 转换器(即信号调理电路),然后再单片机的控制下将 A/D 转换器输出的数字信号传送到无线收发芯片中,并通过芯片的调制处理后由芯片内部的天线发送到上位机机监测软件上,在上位机模块上,发来的数据由单片机控制的无线收发芯片接收并解调,最后通过接口芯片发送到 PC 机中进行显示和处理。

温度传感器被用在终端节点上,当上电后,温度传感器就是能够获取环境中某个地方温度的敏感元器件,它可以将环境中的温度或者是与温度相关的参量信息转换成电信号,我们可以根据这些电信号的强弱来识别被测点在环境中的温度数据。

二、系统方案设计1、系统设计需求湿度传感器和温度传感器采集到数据后,通过给RS232串口增加无线传输功能,替代设备电缆线进行无线传输,无线温度采集系统改变了传统有线的数据采集系统搭建布线困难,监测区域受限等诸多不足。

要求设计的短距离无线通信系统具有功耗少,性价比高,系统维护快捷方便,而且通过在传感器模块上添加 FLASH 存储设备,使得数据采集工作能够摆脱对监测过程网络辐射范围的限制,可应用到许多的场合更好的改善采集工作的便捷行。

通过与其他通信技术(如GSM/GPRS)的无缝接合,能够实现采集数据的远程传输,满足对数据采集区域的远程监控串口传输设计为双向全双工,无硬件流控制,强制允许OTA(多条)时间和丢包重传。

2、系统方案设计方案一:飞思卡尔公司(Freescale)的 MC13193 芯片搭载了满足IEEE 802.15.4 标准的射频信号传输与接收的调制解调设备。

这类功能完善的双向 2.4GHz 频段的收发设备能够融合到ZigBee 技术之中。

MC13193 包含低噪放大器,10mW 的功率增强器,压控振荡器,电源供应调节模块,所有频段编码和解码模块,包括可以转换和控制数据的发送与接收串行外围接口(SPI)中断请求输出。

采用 O-QPSK 的调制方式,最大传输速率为 250kb/s。

搭配高性能的微处理器一起使用,MC13193可以提供低成本且高效率的短距离数据传输解决方案。

MC13193 和MCU 两者采用串行外围接口(SPI)连接,因此可以保证飞思卡尔庞大产品系列中的任意一款MCU 都能与之匹配使用。

方案二:选择TI公司的2.4GHz片上系统解决方案CC2530,CC2530是用于IEEES02.15.4、Zigbee和RF4CE应用的一个片上系统解决方案,它能以较低的总成本建立强大的网络节点。

CC2530结合了先进的RF收发器性能,业界标准的增强型8051内核,使操作更容易,具备不同的运行模式,尤其适用于低功耗的系统需求。

3、系统方案选择通过对比以上两种方案开发的难易程度、开发周期和现有的实验环境我们选择方案二。

无线温度采集系统改变了传统有线的数据采集系统搭建布线困难,监测区域受限等诸多不足。

ZigBee这种新兴的短距离无线通信系统具有功耗少,性价比高,系统维护快捷方便,而且通过在传感器模块上添加 FLASH 存储设备,使得数据采集工作能够摆脱对监测过程网络辐射范围的限制[2],可应用到许多的场合更好的改善采集工作的便捷行。

通过与其他通信技术(如 GSM/GPRS)的无缝接合,能够实现采集数据的远程传输,满足对数据采集区域的远程监控。

一般以 ZigBee 技术为核心的无线温度采集系统的工作过程为:协调器节点首先应搭建网络,等待各自终端采集节点的入网请求;终端节点经过验证加入网络后,把温度传感器采集到的数据通过无线网络上传传输给协调器节点;协调器节点接收到数据包后,进行数据包解析,并通过串口将温度信息以及子节点地址等有效信息存储并显示在监控界面上。

三、总体设计无线传感器温度测量系统主要由单个 ZigBee 协调器、单部 PC 机和放置在各处的温度采集节点—ZigBee 终端设备组成。

ZigBee 协调器与各个终端节点形成了一个 ZigBee 星型网络。

整个无线温度采集系统的拓扑结构图如图 1所示。

各处的温度采集节点—ZigBee 终端设备组成。

CC2530芯片的有效通信半径为 100m 时,终端节点可以安置在以协调器为中心100m 半径范围内。

终端数据采集节点的结构较为简化,仅由一个 CC2530 模块,Flash 存储,2 节 1.5V 电池和温度传感器组成,各个终端节点被初始化为无信标网络中的终端设备。

终端设备上电复位后,便启动搜索指定信道上的ZigBee协调器,并发送连接请求,终端设备在成功入网后,将被赋予一个 16 位短地址,在以后网络中的通信都以这个 16 位的短地址作为节点的标识;启动休眠定时器,间隔10 秒钟唤醒一次,醒来后使用一种简单的非时隙 CSMA- CA,通过竞争机制取得信道使用权,自己向协调器节点发送请求数据。

利用模块上的温度传感器模块检测环境温度,并上传给协调器节点,然后立即再次进入休眠状态,最大限度地减少能耗,延长终端节点电源续航时间,同时也可以延伸采集范围,即利用ZigBe网络的自组织性我们可以携带轻巧的终端数据采集节点到实际测量区域完成数据采集工作,如果超出了无线网络可以支持的传输范围,那可以将数据暂时存储在 Flash 存储器中。

网络中的协调器节点负责搜集各温度采集节点的信息,并将信息快速的通过 RS232 串口按事先定义好的格式上传 PC 机,随即解析并显示出来。

1、总体设计框图如下:图1 无线温湿度采集系统框图2、硬件设计实物图如下:2.1CC2530邮票孔节点模块2.2无线节点模块2.3温湿度采集模块3、温湿度监测芯片说明3.1 SHT10说明SHT10是一款高度集成的温度湿度传感器芯片,提供全标定的数字输出。

它采用专利的COMSens技术,确保了传感器具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。

传感器包括包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个能隙材料制成的测温元件[3],并在同一芯片上,与14位的A/D转换器以及串行接口电路进行连接。

SH10引脚特性如下:3.1.1、电源引脚SHT10的供电电压为2.4~5.5V。

传感器上电后,要等待11ms以越过“休眠”状态。

在此期间无需发送任何指令。

电源引脚(VDD,GND)之间可增加一个100nF的电容,用以去耦滤波。

3.1.2、串行接口(两线双向)SHT10的串行接口,在传感器信号的读取及电源损耗方面,都做了优化处理;但与I2C接口不兼容.3.1.3、串行时钟输入(SCK)SCK用于微处理器与SHTxx之间的通讯同步。

由于接口包含了完全静态逻辑,因而不存在最小SCK频率。

3.1.4、串行数据(DATA)DATA三态门用于数据的读取。

DATA在SCK时钟下降沿之后改变状态,并仅在SCK时钟上升沿有效。

数据传输期间,在SCK时钟高电平时,DATA必须保持稳定。

为避免信号冲突,微处理器应驱动DATA 在低电平。

需要一个外部的上拉电阻(例如:10kΩ)将信号提拉至高电平(参见图2)。

上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O 电路中。

3.1.5、串行时钟输入(SCK)SCK用于微处理器与SHTxx之间的通讯同步。

由于接口包含了完全静态逻辑,因而不存在最小SCK频率。

3.1.6、串行数据(DATA)DATA三态门用于数据的读取。

DATA在SCK时钟下降沿之后改变状态,并仅在SCK时钟上升沿有效。

数据传输期间,在SCK时钟高电平时,DATA必须保持稳定。

为避免信号冲突,微处理器应驱动DATA 在低电平。

需要一个外部的上拉电阻(例如:10kΩ)将信号提拉至高电平(参见图2)。

上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O 电路中。

3.1.7、测量时序(RH 和T)发布一组测量命令(‘00000101’表示相对湿度RH,‘00000011’表示温度T)后,控制器要等待测量结束。

这个过程需要大约11/55/210ms,分别对应8/12/14bit测量。

确切的时间随内部晶振速度,最多有±15%变化。

SHTxx通过下拉DATA至低电平并进入空闲模式,表示测量的结束。

控制器在再次触发SCK时钟前,必须等待这个“数据备妥”信号来读出数据。

检测数据可以先被存储,这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。

接着传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC奇偶校验。

uC需要通过下拉DATA为低电平,以确认每个字节。

所有的数据从MSB开始,右值有效(例如:对于12bit数据,从第5个SCK时钟起算作MSB;而对于8bit 数据,首字节则无意义)。

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