基于ZigBee技術(shù)的無線大棚溫濕監(jiān)控系統(tǒng)

中心控制單元主要由單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成，包括MEU與ZigBee射頻模塊、聲光報警模塊、鍵盤顯示模塊和電源／充電電池模塊。

MCU與ZigBee射頻模塊 采用CC2430，CC2430能夠滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的2.4 GHz ISM波段應(yīng)用對低成本、低功耗的要求。它包括了一個高性能的2.4 GHz DSSS射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級小巧高效的8051控制器。在單個芯片上集成了ZigBee射頻前端、內(nèi)存和微控制器。它使用一個8位MCU(8051)，具有32／64／128 kB可編程閃存和8 kB的RAM，還包括ADC，幾個定時器，AES-128安全協(xié)處理器，看門狗定時器，32 kHz晶振的休眠模式定時器，上電復(fù)位電路，掉電檢測電路以及21個可編程I／O引腳。

聲光報警模塊 通過喇叭和發(fā)光二極管實現(xiàn)，在發(fā)生異常情況下，由MCU給出信號，進(jìn)行聲光報警。

鍵盤及顯示模塊 控制鍵盤采用數(shù)字控制面板，由數(shù)字鍵0～9及確定和取消鍵組成，顯示模塊采用可以顯示兩行字符的LCD，每行可以顯示14個字符。

中心控制單元MCU軟件流程圖如圖2所示。

3.2 大棚溫濕監(jiān)控終端主要功能和軟硬件設(shè)計

大棚溫濕監(jiān)控終端主要完成以下功能：

(1)各大棚具有自動溫濕檢測功能，在超出設(shè)定的正常范圍后可啟動控制設(shè)備進(jìn)行自動調(diào)節(jié)；

(2)LED顯示功能；

(3)節(jié)點低電壓報警，如果監(jiān)控終端電壓低于正常的工作電壓時，則向中心控制單元發(fā)出請求更換屯池的信號。

溫濕監(jiān)控終端主要包括MCU與ZigBee射頻模塊、溫濕傳感器、溫濕控制設(shè)備、鍵盤顯示模塊和電源／充電電池模塊。主要模塊說明如下：

MCU與ZigBee射頻模塊 選用CC2430。

溫濕傳感器 采用瑞士森斯瑞(Sensirion)公司推出的SHT15型超小型、自校準(zhǔn)、多功能式智能傳感器測量相對濕度、溫度，SHT15型傳感器是單片、多用途的智能傳感器，其中不僅包含基于濕敏電容器的微型相對濕度傳感器和基于帶隙電路的微型溫度傳感器，而且還有14位的ADC和雙線串行接口，能輸出經(jīng)過校準(zhǔn)的相對濕度和溫度的串行數(shù)據(jù)，SHT15型智能傳感器的相對濕度測量范圍0～100％，分辨率達(dá)0.03％，最高精度為±2％RH，溫度測量范圍-40～+123.8℃，分辨率為0.1℃，電源電壓范圍是2.5～5.5 V，響應(yīng)時間小于3 s。

溫濕控制設(shè)備 由于大棚對溫度和濕度的控制設(shè)備多為開關(guān)設(shè)備，控制算法采用Bang-Bang控制。即通過設(shè)定被控量的上下限，來控制各個設(shè)備的啟動或停止，選用加熱器作為溫度控制設(shè)備，噴霧機(jī)作為濕度控制設(shè)備。

鍵盤顯示模塊 控制鍵盤采用數(shù)字控制面板，由數(shù)字鍵0～9及確定和取消鍵組成；顯示模塊采用LED數(shù)碼管顯示，必要時，打開開關(guān)可顯示當(dāng)前溫濕度值。

大棚溫濕監(jiān)控終端MCU軟件流程圖如圖3所示。

4 結(jié) 語

運用ZigBee技術(shù)組成無線溫濕度監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)減少了現(xiàn)場布線帶來的各種問題，對傳感器節(jié)點的管理也比較方便，同時又可以滿足低功耗、低成本和數(shù)據(jù)傳輸速率不高等要求。為實現(xiàn)大規(guī)模大棚溫濕度監(jiān)控的信息化、自動化、提高工作效率具有很高的實際應(yīng)用價值。