基于无线传感器网络的温湿度数据监测系统设计毕业设计

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（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名刘海波专业班级电信0706班指导教师黄晓放工作单位武汉理工大学信息工程学院设计（论文）题目：基于无线传感器网络的温湿度数据监测系统设计设计（论文）主要内容：1、了解无线传感网络的原理和机制；2、对设计题目所涉及理论进行阐述；3、编写相关的网络协议程序并进行注释；4、设计相应的数据采集硬件电路；5、对所设计的内容进行软件仿真并进行调试改进；6、撰写设计后的心得体会。

要求完成的主要任务：1、完成无线传感器网络的温湿度数据监测系统软件和硬件设计；2、完成英文资料翻译，英译汉字数要求5000字以上；3、论文中所用参考文献不少于25篇，其中英文资料不少于9篇；4、毕业设计论文中要有12幅以上电路图和设计图；5、完成毕业设计论文，字数不少于12000字。

必读参考资料：1.《无线传感器网络》孙利民，李建中，陈渝，朱红松清华大学出版社 20052.《无线传感器网络原理与应用》李善仓，张克旺机械工业出版社 20083．《数据采集与处理技术》马明建西安交通大学出版社 2005指导教师签名系主任签名院长签名（章）武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................................................ I I 1 绪论 (1)1.1 课题的背景、目的与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 无线传感器网络技术研究现状 (1)1.2.2 温室测控系统研究现状 (3)1.3 本课题研究主要内容及论文组织结构 (3)1.3.1 本文主要研究内容 (4)1.3.2 本论文的组织结构 (4)2 温室温湿度监测系统设计方案 (5)2.1 系统设计目标及技术指标 (5)2.1.1 系统功能特点 (5)2.1.2 技术指标 (5)2.1.3 节点硬件平台和软件系统 (5)2.2 系统体系结构 (6)2.3 方案描述及工作流程 (7)3 传感器节点的硬件及软件系统 (8)3.1 硬件总体结构 (8)3.2 主要元器件 (9)3.2.1 处理器ATMEGA 128L (9)3.2.2 无线芯片CC2420 (10)3.2.3 传感器模块 (11)3.2.4 电源管理模块 (12)3.4 TinyOS操作系统概述 (13)3.4.1 TinyOS体系结构 (13)3.4.2 NesC语言 (13)4 温湿度监测软件系统设计及实验测试 (15)4.1 软件开发环境介绍 (15)4.1.1 LabVlEW简介 (15)4.1.2 MoteWorks软件平台 (15)4．2 系统软件组成 (16)4．3 软件开发关键技术 (17)4.3.1 数据格式 (17)4.3.2 连接中间件Xserve (17)4.3.3 数据的解析和转换 (18)4.3.4 程序流程图和后面板程序 (20)4.4 软件界面及功能介绍 (22)4．5 实验测试 (23)5 总结与展望 (25)5.1 主要成果与结论 (25)5.2 本论文不足及进一步研究方向 (25)5.3 前景展望 (25)参考文献 (26)致谢 (29)摘要在现代化大型温室中，实现测控系统的无线化和网络化是目前该领域研究的重要课题之一。

为了解决温室测控系统中存在的有线布网、人工测量等问题，将无线传感器网络技术应用到温室温湿度测控系统中，实现现代化温室的网络信息化管理，对提升温室等设施农业生产水平具有重要意义。

论文首先论述了温室无线传感器网络应用系统的研究方案，给出了系统的软硬件平台设计要求。

在此基础上，主要研究了以低功耗处理器ATmegal28L、无线芯片CC2420和温湿度传感器SHTl5为核心的传感器节点的硬件设计和TinyOS操作系统的移植问题。

为了实时获取无线传感器网络数据，介绍了在LabVIEW下开发无线传感器网络后台管理软件的方法。

该软件通过连接中间件XServe提供的标准通用数据接151，读取XML Socket 来获取实时的无线传感器网络数据。

从而实现终端监控系统的可视化显示，方便用户的管理。

关键词：无线传感器网络；温室；温湿度；数据融合；LabVIEWAbstractIn modem large-sized greenhouse，one of the key research subjects is to rise wirelessmeasurement network．Adopting wireless sensor network technology,the greenhouse monitoring system can solves some problems existing in cable network and manualmeasurement，realizes network information automatic management，and improve the level offacility agricultural production．Firstly,according to the design requirements of hardware and software system，thisdissertation discusses the research scheme of greenhouses monitoring system based onwireless sensor network．On this basis，the research focuses on the hardware design of thenode system which takes temperature and humidity sensor,AVR ATmega l 28 L and CC2400 asthe components，and the transplantation of TinyOS operating systemin order to obtain the real·time data by wireless sensor network，a method basedon middleware is introduced for monitoring software of wireless sensor network in LabVIEW．The software reads XM L socket to obtain wireless sensor network data that through standardgeneral interface provided by middleware．Consequently,the system visual management canbe convenient realizedKeywords：Wireless sensor networks；Greenhouse；Temperature and Humidity；Date fusion；LabVIEW1 绪论1.1 课题的背景、目的与意义我国是世界上设施栽培面积最大的国家，而且近几年国产连栋温室每年以新增100～150公顷的面积快速发展。

引导温室用户根据作物的要求进行环境因子的调节以获得作物产量和品质的提高，是温室环境因子调控决策支持系统的主要目标和方向[1]。

然而，目前的温室测控系统大多采用有线布网、人工测量，导致现场安装困难，工作效率偏低，测量精度差，这不仅大大增加了电气工程施工费用，也导致施肥等工作困难；此外，系统中的每个监控点没有自组织功能和自愈能力，维护工作量大，也不利于系统升级。

因此，为了实现温室农作物的优质、高产和高效，开发和研制一种新型的温室环境测控系统是十分必要的[2]。

无线传感器网络技术是现代传感器技术、微电子技术、通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术等多个学科的综合。

把无线传感器刚络技术引入到温室大棚生产中来，农业将有可能逐渐地从以人力为中心，依赖于孤立的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式[3]。

从而实现温室信息采集自动部署、自组织传输和智能控制、大幅度提高单位面积的劳动生产率和资源产出率、改善温室等设施内工作环境和工作条件、提高工作效率、保障农民身体健康、提高农民生活质量，有助于解决“三农”问题，对实现温室作物生产的可持续发展具有重要意义[4]。

本课题基于无线传感器网络技术，研究温室环境中温湿度智能监测系统的相关技术，为实现温室无线传感器网络监测系统奠定良好基础。

1.2 国内外研究现状1.2.1 无线传感器网络技术研究现状无线传感器网络是将无线通信技术、传感器技术和网络技术相结合构成的能够根据环境自主完成指定任务的智能自治测控网络系统。

因其具有随机布设、自组织、环境适应等特点，非常适合应用于布线、电源供给困难的区域、人员不易到达的区域，已广泛应用于国防军事、工农业生产、环境科学、交通管理、灾害监测等领域。

从2000年起，国际上开始出现一些有关传感器网络研究结果的报道，美国等发达国家在无线传感器网络领域方面有了较深入的研究。

2003年，在美国自然科学基金委员会的支持下，制定了无线传感器网络的研究计划，在加州大学洛杉矶分校成立了传感器网络研究中心，展开“嵌入式智能传感器”的研究项目与此同时加州大学伯克利分校、麻省理工学院、康奈尔大学、斯坦福大学等研究机构开始了无线传感器网络的理论与关键技术的研究[5]。