目 录
一、 引言 2
(一) 研究背景与意义 2
二、 相关技术理论 3
三、 温室环境监测系统模型的建立与分析 4
（一） 系统需求分析 4
（二）模型的建立 5
四、 无线传感器网络硬件设计及实现 6
（一） 无线节点模块设计 7
（二） 智能主板模块设计 8
（三）传感器模块设计 11
五、系统软件设计及实现 12
（一）节点控制程序设计 12
（二）上位机监测界面程序设计 15
六、系统调试及结果分析 16
七、 结 论 19
参 考 文 献 20
致 谢 21
附录A 22
附录B 24
附录C 26
一、 引言
(一) 研究背景与意义
1. 研究背景
随着科学技术的发展，我国的农业发展也融入了多方的先进科技，设施农业栽培技术因其高产高效，所以被广泛应用。在近两年中，设施栽培引起了各级政府的广泛关注，在近两年内，其面积被快速的扩大，钢架大棚、连栋大棚纷纷被引入了科技示范园内，其建设之快、规模之大以及投资之多是史无前例的。设施农业的大力发展能够推动我国农业快速实现现代化，对提高经济效益、优化产业结构、增加农民收入、改善农业生态环境以及推动农业现代化建设具有重要作用。由于历史的作用，我国的大棚管理仍主要靠人工管理，缺乏合理的科学指导。由于科技成分有所欠缺并且栽培技术量化指标少，多数活动主要由管理大棚者的经验来完成，防雨、这样、降温以及保温等工作只能被动实行，而不能自动完成对光照强度、湿度以及温度的调节，这些因素限制了温 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ￥351916072￥ 
室作物的优质生长。综上所述，温室检测技术对于现代化温室产业具有积极的意义。
信息获取手段是优化温室作物环境控制以及实现高水平农业生产的关键技术。由计算机技术、通信技术以及传感技术发展而成的无线传感技术是一种崭新的处理和信息获取技术。在当今国际上，无线传感器网络是一个研究热点，它具有知识高度集成、涉及多学科高度交叉等特点，备受多方的关注。无线传感网络包含现代网络、无线通信、分布式信息处理、传感器以及嵌入式计算等多门技术，通过各种类型的微型传感器对检测对象和各种环境的信息进行实时的检测、感知以及采集，这些信息以一种自组多跳形式的无线网络方式被发送，最终被发送到用户终端，将人类社会、计算机世界以及物理世界紧紧联系在一起。
2. 研究意义
我国农业进入新阶段后，为了适应其对高新技术农业的迫切需求，设施农业受到广泛的关注。随着设施农业的发展，集约化和工厂化的程度正在逐渐的提高并且对农业环境的检测技术以及设施的性能也提出了更高的要求。智能化的温室将计算机自动控制技术以及高、尖。精技术的农业科技集成与一体的先进农业生产设施，是现代的农业科技转化为产业的基础，他能克服传统农业过分依赖自然环境的缺点而提供了一个相对对立的生长环境给农作物。
ZigBee无线传感技术是一种双向无线网络通讯技术，具有高安全、高容量、短时延、近距离、低速率、低成本以及低功耗等特点，广泛用于各种设备，在构建无线传感网络场合能发挥更大的优势，将其应用于环境监测和农业检测领域更能创造出巨大的经济效益和社会效益，所以本队对基于ZigBee的温室环境监测系统进行了深入研究。
（二） 研究目标与研究内容
1.研究目标
由于在传统温室环境的检测上，采用的是有线方式，对于传感器的安装和维护具有困难，所以本文设计了一个采用ZigBee技术的温室大棚检测系统，能够对温室中光照强度、湿度和温度等参数进行了实时监测。由于采用了ZigBee无线技术，在传送各种数据时就可以避免复杂的布线困难，并且该设备具有便于安装、可重复利用和体积小等特点。
本文主要对温室环境监测系统的上位机监测界面、节点控制程序以及硬件电路进行了设计，并通过软件系统设计，实现了和上位机之间的通信，达到了能够实时检测温室环境中光照强度、湿度以及温度等参数。
2.研究内容
本文主要包括以下几个研究内容：
(1)温室环境监测系统模型的建立；
(2)无线传感网络硬件的设计；
(3)节点控制程序的设计；
(4)上位机检测界面的程序设计；
本设计以ZigBee无线网络技术为核心，对温室环境中的光照强度、湿度以及温度进行实时检测。上位机界面有VC++设计，硬件采用TI公司生产的CC2530型射频单片机芯片，其采用的是载频频率为2.4G的棒状天线，其程序在IAR EW8051环境下用C语言编写。
二、 相关技术理论
（一）无线传感网络
无线传感器网络有许许多多的移动或者精致的传感器组成，它以多条方式和自组织方式构成，通过这种方式就能够是多个传感器协调的工作，实现对对象的检测并且将检测报告传送给用户。在国外，将网线网络成为Wireless Sensor Network，简称WSN。网络内的传感器节点通过汇聚节点将其探测到的大量数据经过其他网络传送给使用者。通过这个定义可以发现传感器要实现三个功能，包括数据的采集、处理以及传输，这正体现了现代信息技术的通信技术、计算机技术以及传感器技术三大基础。
（二） ZigBee无线传感网络
1. IEEE 802.15.4标准
随着科学技术的发展，在通信领域内，人们对短距离通信提出了新的需求，所以无线个人网络以及个人区域网络的概念就相继诞生。无线个人区域网络是一种近距离的无线通信，能够把几米到几十米范围内的多个设备通过无线连接方式连接起来进行通信，它还可以介入Internet或LAN。
IEEE 802.15.4是由IEEE指定的一种标准，专门应对低速率的无线个人区域网而设计。该标准以低速率传输、低功耗、低成本为首要前提，实现不同设备的无线低速率传输。目前，IEEE 802.15.4有三种传输速率，分别为20kbps、40kbps以及250kbps，三种传输速率是通过不同的频率的载波实现的。IEEE 802.15.4在868/915 Mhz频段和2.4Ghz频段的物理层，在868Mhz频段内有一个20kbit/s的信道，在915Mhz的频段内有十个40kbit/s的信道，在2.4Ghz的频段内有十六个250kbit/s速率的信道。除了低功耗，安全性也是IEEE 802.15.4的一个重要特点，它能够实现三级安全性，第一级为无安全性方式，第二级通过ACL来避免器件非法获取到数据，第三级采用AES的对称密码。
温室环境监测系统主要是通过安装在室内外的各种传感器如光照传感器、湿度传感器以及温度传感器对室内外的光照、湿度以及温度等因素的采集，然后通过控制温室内的设备来实现的，通过合理的自动化控制，为农作物营造最适宜的生长环境，其目标是大幅度地提高农作物的品质和产量。
图4-4无线节点模块结构图
1. CC2530芯片
图4-5为CC2530的引脚图。CC2530能够兼容IEEE 802.15.4标准，是新一代的SOC芯片，是片上系统解决方案的首选，在能源、ZigBee RF4CE以及ZigBee等方面被广泛应用。

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