技術領域

本發明屬于無線通信、信息采集與處理技術領域，尤其涉及一種基于無線網絡的溫濕度檢測系統。

背景技術

近年來，隨著溫室農業的推廣與發展，溫室大棚的種植為人們的生活帶來極大的便利。農作物的生長與大棚中的溫度、濕度、光照度等環境因子有很大的關系。因此，能夠及時準確地檢測溫室大棚的溫濕度具有重要的現實意義。

ZigBee技術是一種短距離無線通信技術，是當今的熱點技術之一。ZigBee技術的產生和發展為傳感器的信號無線傳輸提供了一種新的解決方案。ZigBee協議是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議，從下到上分別為物理層(PHY)、媒體訪問控制層(MAC)、傳輸層(TL)、網絡層(NWK)、應用層(APL)等。ZigBee網絡的主要特點是低成本、低復雜度、支持大量節點、支持多種網絡拓撲結構，并且整個網絡間通信快速、可靠、安全。ZigBee網絡中的主要設備可分為協調器(Coordinator)、匯聚節點(Router)、傳感器節點(EndDevice)三種角色。在無線傳感網絡中，協調器的主要作用是完成初始信道的選擇，對網絡配置初始化、接受子節點的加入；路由器的主要作用是參與數據的轉發，通過允許別的節點加入來擴展網絡的覆蓋范圍；終端主要負責與路由器建立連接，并將采集到的數據發送給協調點。在路由方面，ZigBee支持可靠性很高的網狀網的路由，適用于范圍很廣的網絡，并支持多播和廣播特性。

發明內容

1.????所要解決的技術問題

傳統的溫濕度測量系統一般采用人工值守或有線采集方式，檢測效率較低。有線數據采集存在著布線困難、功耗大、成本高等問題。

2.????技術方案

為了解決以上問題，本發明提供了一種基于無線網絡的溫濕度檢測系統，包括：上位機（PC）監控端和下位機ZigBee?網絡兩部分。下位機ZigBee?網絡系統負責采集溫室大棚內的溫濕度數據，上位機負責顯示溫濕度數據并進行實時監控。下位機ZigBee?網絡系統由溫濕度傳感器模塊、路由器模塊和協調器模塊組成。溫濕度傳感器模塊主要負責采集、存儲和上傳溫濕度信息。路由器模塊主要負責轉發溫濕度信息。協調器模塊主要完成溫濕度數據的匯聚。下位機ZigBee?網絡系統和上位機之間通過RS-232串口進行通信。當檢測大棚溫濕度信息時，首先通過上位機端監控軟件，設置好波特率和串口號等參數，然后協調器開始組建ZigBee?網絡。這時路由器節點和溫濕度傳感器節點開始加入ZigBee?網絡。分布在各個大棚內的溫濕度傳感模塊開始采集溫濕度信息，?并存儲在Flash?中，通過單跳或者多跳的方式發送到上位機，上位機監控端接收到溫濕度信息后，?把各個大棚內的溫濕度信息顯示出來。當溫濕度信息異常時，在監控端會有異常提示，以便及時處理。

硬件設計

系統的硬件設計包括兩部分：溫濕度傳感器模塊、路由器和協調器模塊

溫濕度傳感器模塊

傳感器采用Sensirion?溫濕度傳感器家族中的SHT11傳感器，?它是一款超低功耗的高精度溫濕度傳感器，?它的溫度采集精度可達0.4℃，濕度采集精度可達3%RH；溫度測量范圍為-40℃~123.8℃，濕度測量范圍為0%RH~100%RH；可采用的電壓范圍為2.4?V~5.5?V；能耗僅為1?μW~30μW[5]。CC2530?與SHT11?硬件連接如圖1?所示。SHT11?共有8?個引腳，GND、DATA、SCK、VDD，?其余4?個引腳閑置。為避免信號發生沖突，在DATA?與VDD?之間接一個上拉電阻。在VDD?與GND?之間加入一個電容，?用以去耦濾波。SHT11?應用串行通信直接將數據傳輸至單片機，?用CC2530?的通用I/O?口P0?的P0_1/P0_0?分別與SHT11?的串行時鐘線SCK?和串行數據線DATA相連接，用于實現通信同步以及數據傳輸。該設計既簡化了傳感器與單片機之間的接口，又提高了系統的穩定性。

路由器和協調器模塊

路由器模塊和協調器模塊在硬件結構上是一樣的，它們不參與溫濕度信息的采集。協調器通過RS-232?串口和上位機相連。路由器之所以設計RS-232?接口，是因為當協調器發生意外損壞的情況時，?可以直接用路由器模塊來替代協調器。使得系統更加實用。路由器和協調器的硬件框圖如圖2?所示。

軟件設計

系統軟件部分包括溫濕度信息采集和發送部分、溫濕度信息接收和顯示部分。流程圖分別如圖3和圖4?所示。

溫濕度傳感模塊能耗檢測???