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基于ZigBee的环境测控硬件设计开题报告

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基于ZigBee技术的无线传感器网络环境监控系统的开题报告

基于ZigBee技术的无线传感器网络环境监控系统的开题报告

基于ZigBee技术的无线传感器网络环境监控系统的开题报告一、选题背景随着工业化和城市化进程的不断加快，环境问题也越来越受到人们的关注。

环境监测是通过感知环境中的物理、化学和生物量，对环境状态、变化趋势等进行分析、评估和控制的一项技术。

传统的环境监测方法主要采用人工监测和定点检测，不仅费时费力，而且效率低下、数据不准确、不能及时反馈和整合、不能远程监测等问题，因此需要利用现代科技手段来解决这些问题。

随着无线传感器网络技术的发展，无线传感器网络被广泛应用于环境监测系统中。

传感器节点可以通过无线信号进行信息传输，不需要现场维护，降低了人力和物力成本，可以实现自主组网，扩展性强、能够实现分布式监测等优势。

ZigBee技术是一种低功耗、低速率、短距离通信技术，因其低耗能、低成本、可靠性高等特点，被广泛应用在无线传感器网络中。

基于ZigBee技术的无线传感器网络可以实现间断型低功耗通信，无线节点自组网能力强，能快速、灵活地部署和运维无线传感器网络，可以用于环境监测等领域。

因此，本文将研究基于ZigBee技术的无线传感器网络环境监控系统。

二、研究意义1. 保护环境：通过对环境的实时监测，及时掌握环境变化情况，可以采取有效的措施保护环境。

2. 提高效率：传统的环境监测方式需要人工巡检，效率低下。

而无线传感器网络的环境监测系统可以实时监测并反馈数据，提高效率。

3. 降低成本：无线传感器网络系统的安装和维护成本远远低于传统环境监测设备，可以降低环境监测领域的成本。

4. 促进智能城市建设：无线传感器网络环境监测系统与云计算、大数据等技术结合，可以实现更智能、更高效的城市化建设。

三、研究内容和方法1. 系统功能要求分析：对无线传感器网络环境监控系统的功能要求进行分析，包括实时监测、数据处理、告警预警等方面。

2. 系统架构设计：包括无线传感器节点的选择、无线通信模块的选取、网关的设计等。

3. 系统实现及测试：包括软硬件设计及建立实验平台、联网测试等环节。

基于ZigBee的群组定位与环境监测设计的开题报告

基于ZigBee的群组定位与环境监测设计的开题报告

基于ZigBee的群组定位与环境监测设计的开题报告一、选题的背景与意义室内定位和环境监测在现代人们的生活中扮演着越来越重要的角色，可以为人们提供舒适、健康和安全的生活环境。

而基于ZigBee的群组定位与环境监测系统可以有效地解决室内定位和环境监测的问题。

ZigBee是一种低功耗、短距离无线通信技术，广泛应用于各种智能家居、智能建筑、智能城市等领域。

基于ZigBee的群组定位与环境监测系统可以通过部署多个ZigBee节点实现对室内位置的定位和环境参数的监测。

此外，该系统还可以通过数据分析和处理，为用户提供更加精确、个性化的环境服务。

二、研究内容和方法本文旨在设计一种基于ZigBee的群组定位与环境监测系统，实现对室内位置的定位和环境参数的监测。

具体研究内容包括：1、系统结构设计：设计ZigBee节点的布局和连接方式，确定数据传输协议、算法及电路。

2、节点定位算法设计：通过ZigBee节点的时序差异和信号强度差异实现室内位置的定位。

3、环境数据采集和处理：设计传感器节点对环境参数进行实时采集，并对数据进行分类、分析和处理。

4、群组通信协议设计：通过ZigBee的群组通信协议，将数据传输到数据中心。

5、数据展示和分析：通过数据可视化和数据分析，为用户提供更加精确、个性化的环境服务。

本文将采用实验和仿真相结合的方法，通过实验验证设计的可行性，仿真验证系统的性能和稳定性。

三、预期成果1、设计并实现一种基于ZigBee的群组定位与环境监测系统。

2、设计并实现节点定位算法，实现室内位置的定位。

3、设计并实现环境数据采集和处理功能，对环境参数进行实时监测和分析。

4、设计并实现群组通信协议，实现数据的传输和接收。

5、通过数据可视化和数据分析，为用户提供更加精确、个性化的环境服务。

四、存在的问题及解决方案1、节点定位算法的可行性：针对节点定位算法的不足之处，可以通过增加节点数、改进算法和优化节点布局等方式进行改进，以提高定位精度和稳定性。

基于zigbee车间环境监测系统开题报告

基于zigbee车间环境监测系统开题报告

课题介绍
• 将要设计的车间环境监测系统是基于 IEEE802.15.4 2.4GHz免费频段的国际先进 ZigBee无线网络技术，能够及时、准确的 将工业环境的动态情况反映到地面计算机 系统，使管理人员能够随时掌握车间的环 境，以便于进行更加合理的管理。当事故 发生时，系统会给出报警，并且做出相应 处理，具有一定的先进性和实用性。
• GSM WiMAX UMTS/HSDPA DCMP • 相对以上协议zigbee有低功耗，低成本的特 性。但是同时传输速率还有传输距离要相 对差一些。 • 平台 ：IAR 协议栈：zstack • 芯片选用2530. 下图为USB电源电路
课题内容
※硬件部分：包括硬件的选用，传感器和zigbee模 块、PC的连接 下图为实验硬件图示。
每个节点都由MCU微处理器，以及射频芯片组成。 PC和固定节点之间使用232口连接。有可能由 USB供电。移动节点由3节5号电池供电。
课题内容
• ※软件部分：制作一款软件使其适用于环境 监测系统，包括数据的采集、比对，以及 之后的显示和控制操作。
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相关文献： 瞿雷.一种新的无线网络通信技术Zigbee 单片机与嵌入式系统应用 王晟.无线传感网络节点定位与覆盖控制理论及技术研究[D].武汉理工大学， 2006 曹育红.矿井无线通信的频率选择.工矿自动化，2005,(4):23-25 Reinhardt，Tony，Environment GIS: The world in a computer. Journal of Environmental Science Technology，1996 BurrouphPA. Principles or Geographic In for mation Systems for Land Resources Assessment，Clavendon Press，Oxford，1990 Datasheet of C8051F340/1/2/3/4/5/6/7，Silicon Laboratories [Z] 王秀梅，刘乃安.2.4GHz射频芯片CC2420实现ZigBee无线通信设计 瞿雷，刘盛德，胡咸斌.ZigBee技术及应用[M].北京：北京航空航天大学出 版社，2007:45-48 史波，田凯.通用串行总线USB技术概述[J].信息技术，2001，（04）：3536 马钢.ZigBee的井下人员跟踪定位系统的设计[D].大连：大连理工大学， 2008 夏恒星.基于无线传感器网络的矿井安全监测系统的研究[D].南京：南京航 空航天大学，2007 王志中，董爱华.ZigBee技术及其在井下人员定位系统中的应用[J].煤矿安 全，2008,(5)：

基于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计 毕业论文

基于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计 毕业论文

智能家居监测系统的设计Design of The Intelligent Home Furnishing Mornitorning System毕业设计成绩单毕业设计任务书毕业设计开题报告摘要随着嵌入式计算、传感器、无线通信等技术的飞速发展，无线传感网被广泛应用于环境监测、军事国防和工农业控制等诸多领域，已成为电子信息技术发展的一个热点。

CC2530是TI公司针对Zigbee的无线传感网芯片解决方案，具有功耗低，可靠性高，组网简单等优势。

基于CC2530和Zigbee协议，设计了温湿度数据采集系统。

在干扰环境下测试表明，网络具有较强的鲁棒性和自组能力。

本课题主要介绍基于CC2530为核心的家庭环境监测系统的硬件电路设计和软件流程设计，实现了在家庭环境中对温度、湿度、烟雾的监测。

将温度、湿度的信息量经过单片机处理后通过无线发送给上位机。

本设计使用Zigbee无线网络协议，将系统参数传输及控制，可与上位机实时通讯和监控。

关键词：CC2530 传感器Zigbee 环境监测ABSTRACTWith the rapid development of embedded computing, sensor, wireless communication technology, wireless sensor network is widely used in environmental monitoring, military defense, industrial and agricultural control fields, has become a hotspot in the development of electronic information technology. CC2530 is a wireless sensor network chip for Zigbee TI solution, with low power consumption, high reliability, simple networking advantages. CC2530 and based on Zigbee protocol, design the temperature and humidity data acquisition system, the software algorithm coordinator and ordinary nodes are given respectively, tested in interference environment, the network has strong robustness and self-organizing ability.This paper mainly introduces the design of hardware circuit and software flow design of family environment monitoring system based on CC2530 as the core, realizes in the home environment of temperature, humidity. Among them, the analog temperature, humidity, light sensor through the SCM processing output control action corresponding adjusting the corresponding parameters; SCM outputs corresponding protection control: instantaneous over current protection. This design uses Zigbee wireless network protocol, the system parameters of transmission and control, is also available with a PC real-time communication and monitoring.Key words: CC2530 Sensor Zigbee Environmental Monitoring目录第1章绪论 (1)1.1 本文研究背景与意义 (1)1.2 智能家居环境监测系统的特点 (1)1.3 国内外发展现状及分析 (2)1.4 典型无线网络技术介绍 (2)1.4.1 Zigbee技术 (2)1.4.2 Wi-Fi技术 (3)1.4.3 蓝牙技术 (3)1.5.1 本文主要研究内容 (3)1.5.2 本文主要研究创新点 (4)第2章Zigbee技术综述 (5)2.1 Zigbee技术介绍 (5)2.2 Zigbee技术的特点 (6)2.3 Zigbee网络设备组成和网络结构 (6)2.4 Zigbee协议分析 (7)2.4.1 网络层(NWK) (7)2.4.2 应用层(APP) (8)第3章家居环境监测系统方案 (11)3.1 系统结构 (11)3.2 系统功能定义 (12)3.3 系统设计要求 (12)第4章家居环境监测系统硬件设计 (14)4.1 系统电源电路 (14)4.2 Zigbee芯片CC2530 (15)4.3 家居环境参数采集模块 (15)4.3.1 数字温湿度传感器DHT11 (15)4.3.2 烟雾传感器MQ-2 (16)4.4 CC2530通讯 (17)4.5 LCD液晶显示模块 (18)第5章系统软件设计 (19)5.1 Zigbee无线通讯协议 (19)5.2 温湿度传感器程序 (20)5.3 烟雾传感器程序 (20)第6章系统性能测试与评述 (21)6.1 硬件测试 (21)6.2 软件测试 (21)第7章结论与展望 (22)7.1 结论 (22)7.2 展望 (22)总结 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)附录A 外文文献 (26)附录B 中文翻译 (34)附录C 程序 (39)第1章绪论1.1 本文研究背景与意义千百年来，人类都在关注着自身的生活和居住条件，并努力改善和提高之。

基于ZigBee技术的生态环境监测系统研究与实现-开题报告

基于ZigBee技术的生态环境监测系统研究与实现-开题报告
[9]王小强等.ZigBee无线传感器网络设计与实现[M].化学工业出版社.2012
2. 实验仪器设备准备情况
操作系统：Windows7
开发平台：IAR Embedded Workbench for TI MSP430
指导教师意见：
指导教师签名：年月日
毕业论文（设计）工作领导小组意见：
组长签名：年月日
主要创新点
1.增加或减少监测终端不受限制使得系统灵活性较大。
2.对环境进行监测的同时，还可对指定区域进行信息查询。
3.系统实现监测对象信息的采集、量化、处理融合、传输、显示以及分析一体化。
总体安排和计划进度（包括阶段性工作内容及完成时间）
主要包括以下安排：
2014年10月20日：完成毕业设计选题；
2014年10月21日至11月12日：查阅搜集分析材料并完成毕业设计开题报告；
2014年11月13日至2015年3月16日：完成系统开发以及毕业论文初稿；
2015年3月17日至4月10日：完善系统，提交毕业论文定稿和答辩相关资料；
2015年4月11日至4月27日：答辩。
准备情况（查阅文献资料及调研情况、实验仪器设备准备情况等）
1. 主要文献资料
[1]罗瀚.基于ZigBee技术的温室无线传感器网络环境监测系统研究[D].吉林大学.2013
2.选题意义
环境监测采用ZigBee技术改变了当前环境监测落后的现状，解决了环境监测中遇到的一些问题，与传统的环境监测技术相比，ZigBee在环境检测中有以下几个比较明显的特点：（1）可以通过中间节点传输现场采集的数据，能耗和成本不增加的前提下，可以提高提高系统的性能；（2）廉价和快速部署网络，网络的自组织行为他们提供了可能；（3）网络的鲁棒性，抗破坏能力满足特定的应用需求；（4）在实时性和安全性上也存在一定的优势。在环境监测中ZigBee的应用有着非常美好的发展前景及研究价值。

基于ZigBee和ARM的温室环境监控系统设计的开题报告

基于ZigBee和ARM的温室环境监控系统设计的开题报告

基于ZigBee和ARM的温室环境监控系统设计的开题报告一、选题背景及意义随着人民生活水平的提高和经济的发展，现代化的农业成为了我国农业的主要发展方向。

在农业生产中，温室播种已经成为一种重要的生产模式。

而温室一般设有保湿、通风、保温等多个环境控制系统，以确保内部环境适宜植物生长发育。

因此，温室环境的监控与控制逐渐变得至关重要。

传统的温室环境监控系统一般采用较为落后的单片机或蜂鸣语音输出，管理难度大，系统功能单一，缺乏足够的智能化和自动化控制。

而随着嵌入式技术的不断发展，越来越多的农业生产企业开始注重采用新型的智能化温室环境监控系统，以提高农业生产的效率和质量。

因此，本论文将研究基于ZigBee和ARM的智能温室环境监控系统，为实现温室环境监测、数据收集、报警通知、智能控制等全方位的温室环境管理提供技术支持。

二、研究内容及目标本论文的主要研究内容以及目标如下：1. 研究温室环境监测的技术原理和相关技术参数。

2. 设计基于ZigBee和ARM的温室环境监控系统，并进行硬件和软件的设计以及实现。

3. 确定温室环境管理的关键指标，如温度、湿度、光强、二氧化碳等。

4. 采集温室环境数据，分析数据后输出相应的温室环境控制信号。

5. 通过有线或无线网络嵌入式应用的方式将数据上传至云端进行存储和分析处理。

6. 实现对温室内环境的控制，包括通风、灌溉、加温、降温等。

7. 可以通过手机APP或网页远程监控温室环境，并实现一键控制。

三、论文大纲及进度安排论文将分为六个章节，分别介绍了智能温室环境监控系统的硬件设计、软件实现、数据采集和存储、温室环境的控制以及远程监控等内容。

1. 引言2. 温室环境监控系统的设计与实现2.1. ZigBee技术及其在温室环境监控中的应用2.2. ARM嵌入式系统的设计及实现3. 温室环境监控数据的采集和存储3.1. 外围传感器的选择及其参数的测量3.2. 数据的存储方式和管理4. 温室环境的控制4.1. 四个模块的控制4.2. 控制算法的设计与实现5. 远程监控系统的设计和实现5.1. 手机APP和网页的设计及实现5.2. 远程数据传输的技术参数和实现6. 综合试验及数据分析6.1. 试验目的与内容6.2. 试验结果分析7. 结论为确保项目的顺利进行，按如下进度进行安排：第一周：选题、文献调研、确定一些细节并进行讨论。

基于ZiigBee技术的无线智能家居系统设计的开题报告

基于ZiigBee技术的无线智能家居系统设计的开题报告一、选题背景和意义随着物联网技术的发展，在智能家居领域，越来越多的企业和个人开始研发智能家居系统。

智能家居系统可以将家庭中的各种设备、电器、传感器等组合起来，形成一个互联互通的系统，实现家居的自动化、智能化。

目前较为常用的智能家居系统有基于ZigBee、WiFi、蓝牙、Z-Wave等无线通信技术的系统。

ZigBee技术是一种低功耗、低速率、短距离无线通信技术，适用于家庭环境。

ZigBee使用IEEE 802.15.4标准作为物理层和MAC层协议，具有自组织、自适应、低成本等特点，适用于多种应用场景。

在智能家居领域，基于ZigBee技术的无线智能家居系统具有低功耗、高可靠性、安全性等特点，受到广泛关注。

因此，本课题选用基于ZigBee技术的无线智能家居系统作为研究对象，旨在探究如何设计一种低功耗、高可靠、安全的无线智能家居系统，提高家庭生活智能化水平，增加人们的便利性和生活品质。

二、研究内容和研究方法本课题的主要内容是基于ZigBee技术的无线智能家居系统的设计与实现，主要包括以下方面：1. 系统架构设计：根据智能家居应用的需求和ZigBee技术的特点，设计系统的总体框架和架构。

2. 硬件设计：包括节点硬件设计和网关硬件设计。

节点通过ZigBee 芯片实现与网关的通信；网关通过连接局域网或Internet实现对外通信。

3. 软件设计：包括节点软件设计和网关软件设计。

节点软件包括嵌入式系统设计、无线通信协议实现、传感器数据采集与处理等；网关软件包括数据传输协议实现、通信接口设计、云服务器连接协议设计等。

4. 功能实现：实现智能家居系统的各项功能，包括传感器数据采集、温度控制、电器控制、安防监控等，同时支持手机APP和语音控制。

本课题采用文献调研和实验研究相结合的方法，通过查阅相关文献和参考资料，了解基于ZigBee技术的无线智能家居系统的基本原理和实现方法；同时，采用实验研究的方法，进行系统硬件和软件的搭建与调试。

Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的应用的开题报告

Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的应用的开题报告一、选题背景随着科技的不断发展，试验测控系统在许多领域中得到了广泛的应用。

而现代试验测控系统更加注重通信技术，使试验测控的效率和准确度更高。

无线通信技术也得到了广泛的应用，这也就引出了我们对Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的应用进行研究。

二、研究目的本文的主要目的是研究Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的应用，包括了如下几个方面：1.了解Zigbee无线通信技术的基础知识和特点。

2.研究Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的优点。

3.研究Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的应用场景。

4.设计并实现Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的具体方案。

5.对Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的应用进行实验验证，并对其效果进行评估。

三、研究内容和方法本文的主要研究内容包括了Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的应用和实现。

本文采用文献资料法、实验法和分析比较法等研究方法，对Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的应用进行深入研究和分析。

四、研究意义Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的应用具有重要的现实意义。

首先，Zigbee无线通信技术可以提高试验测控系统的可靠性和准确度，减少了人为因素的干扰。

其次，Zigbee无线通信技术可以提高试验测控系统的工作效率，减少了人工调试和传输数据的时间。

最后，Zigbee无线通信技术具有成本低、技术先进、易于管理等优点，可以被广泛应用于试验测控系统中。

五、论文结构本文的结构如下：第一章：选题背景和研究目的第二章：Zigbee无线通信技术的基础知识第三章：Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的应用场景第四章：Zigbee无线通信技术在试验测控系统中的具体方案第五章：实验验证和效果评估第六章：总结和展望。

基于ZigBee技术的监控系统设计的开题报告

基于ZigBee技术的监控系统设计的开题报告一、选题背景目前随着社会的发展，人们对居住、工作和生活环境的要求越来越高，以致于对于室内空气质量、温度、湿度、光照等环境参数的监控变得愈发重要。

而基于 ZigBee 技术的监控系统可以通过低功耗、低数据传输速率等特点来满足室内环境监控的需求，具有广泛的应用前景。

二、研究内容本课题将基于 ZigBee 技术设计一种室内环境监控系统，实现以下功能：1.监测室内温度、湿度、氧气含量、PM2.5、CO2、光照等环境参数；2.通过 ZigBee 网络将所监测的环境参数传输到中央控制器；3.中央控制器将接收的数据进行处理和分析，反馈给用户。

如果环境参数超出规定的范围，监控系统将发出警报。

三、研究意义本课题设计的 ZigBee 监控系统可以有效地监控室内环境参数，对于实现智能家居、智能办公室等应用场景具有十分重要的意义。

通过实现智能环境监控，可以有效提升室内环境的质量，降低室内环境对健康造成的潜在危害，并且可以有效地降低能源的浪费，减少环境压力。

四、研究方法1.确定监控系统所需的环境参数、监测范围和精度要求；2.选用 ZigBee 技术实现环境参数的采集与传输，选用传感器和模块进行硬件的设计和实现；3.设计中央控制器，实现数据处理、存储和报警功能，实现用户界面设计与开发；4.进行实验测试，验证所设计的监控系统在硬件和软件方面的可行性和可靠性。

五、预期成果1.基于 ZigBee 技术实现的环境参数采集与传输系统；2.中央控制器的硬件和软件设计与开发，包括数据处理、存储和报警功能的实现；3.用户界面设计与开发；4.监控系统的测试报告和使用手册。

六、研究计划1.前期准备（1个月）：明确研究目标和研究内容，并开展相关背景调查和采购工作；2.系统设计（2个月）：包括硬件和软件系统设计，及用户界面的设计和开发；3.系统实现（3个月）：包括硬件和软件系统的实现与测试，及用户界面的调试；4.系统测试（1个月）：进行系统测试和性能评估；5.论文写作（1个月）：包括论文的撰写、修改和打印。

ZigBee技术在鸡舍环境监测中的应用研究的开题报告

ZigBee技术在鸡舍环境监测中的应用研究的开题报告1. 研究背景近年来，随着人们对食品安全和质量的关注加强，农业养殖业也面临着越来越高的要求。

鸡舍环境是影响鸡的健康和生产性能的重要因素之一，因此对鸡舍环境的监测和控制非常重要。

传统的鸡舍环境监测方法需要工作人员不间断地巡视和记录数据，不仅效率低下，而且容易出现漏报等问题。

因此，引入新的监测方法和技术是必要的。

随着无线传感器网络的发展，ZigBee技术在农业领域也逐渐被广泛应用。

ZigBee技术具有无线传输、低功耗、低成本等特点，可以实现大规模的无线传感器网络，为鸡舍环境监测提供了一种新的技术解决方案。

2. 研究内容和目标本研究旨在探讨ZigBee技术在鸡舍环境监测中的应用，并建立基于ZigBee无线传感器网络的鸡舍环境监测系统。

具体研究内容和目标如下：（1）分析鸡舍环境监测的需求和现状，确定监测指标和参数。

（2）深入研究ZigBee无线传感器网络技术，了解其特点、优缺点以及应用现状。

（3）设计并实现基于ZigBee无线传感器网络的鸡舍环境监测系统，包括无线传感器节点、数据采集与处理、数据存储和管理等。

（4）验证系统的可行性和有效性，评估其在鸡舍环境监测中的性能和效果。

3. 研究方法和步骤为实现上述研究目标，本研究采用如下方法和步骤：（1）文献综述：对鸡舍环境监测和ZigBee技术进行文献调研和综述，了解相关研究现状和进展。

（2）系统设计：根据需求和现状，设计基于ZigBee无线传感器网络的鸡舍环境监测系统，包括硬件和软件部分。

（3）实验室实现和测试：在实验室中搭建系统原型，进行实验测试和性能评估。

（4）现场实验和应用：将系统应用于实际鸡舍环境监测中，进行现场实验和应用，评估系统的可行性和有效性。

4. 预期结果本研究预期取得如下结果：（1）理解并分析鸡舍环境监测的需求和现状，确定监测指标和参数。

（2）深入研究ZigBee无线传感器网络技术，了解其特点、优缺点以及应用现状。

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1 课题来源、目的，国内外基本研究情况1.1课题名称基于ZigBee的无线传感网络的粮仓环境测控硬件设计。

1.2课题来源及目的近年来人们对绿色储粮意识逐步加强，不断加大对粮食仓储的科技投入，但目前还是主要使用化学药剂来防治虫、霉，以确保粮食的储存安全。

但由于长期单一或不当的使用化学药剂，不但在杀虫不彻底时使害虫的抗药性不断增加，而且对粮食、环境造成污染，危害人、畜健康。

由于在一定的温度、湿度下，可以抑制虫、霉菌的生长；在一定的光照度以下，可以抑制粮食胚胎的发育，抑制粮食发芽。

故在该设计中，采取控制粮仓的温度、湿度以及光照度来储存粮食。

然而为保证粮仓的环境能稳定在一定的范围内，需要温度、湿度以及光照度控制终端和各种、各位置的传感器进行协调工作。

所以，考虑这一点，本设计中就用到了ZigBee无线通讯技术。

通过ZigBee，实现自动化控制数据传输，从而实现传感器与温控、光控等终端以及传感器与传感器之间的的协调工作，使粮仓的环境形成一定要求的平衡。

随着21世纪社会经济的迅速发展，人们对能够随时随地提供信息服务的移动计算和宽带无线通信的需求越来越迫切。

无处不在的网络终端，以人为本、个性化、智能化的移动计算，以及方便快捷的无线接入和无线互连等新概念和新产品，已逐渐融入人们的工作领域和日常生活。

如今短距离无线通信技术发展突飞猛进，其应用日新月异。

ZigBee是其中一种具有代表性的短距离无线通信标准。

ZigBee具有很广阔的应用前景。

ZigBee技术将主要嵌入在消费型电子设备、家庭和建筑物自动化设备、工业控制装置、电脑外设、医用传感器、玩具和游戏机等设备中，支持小范围的基于无线通信的控制和自动化等领域中的应用，同时还支持地理定位功能。

ZigBee具有很广阔的应用前景。

1.3国内基本研究情况尽管国内不少人已经开始关注ZigBee这门新技术，而且也有不少单位开始涉足ZigBee技术的开发工作；然而，由于ZigBee本身是一种新的系统集成技术，应用软件的开发必须同网络传输、射频技术和底层软硬件控制技术结合在一起，因而深入理解这个来自国外的新技术，再组织一个在这几个方面都有丰富经验的配套队伍，本身就不是一件容易的事情。

因此到目前为止，国内目前除了少数几家公司外，有关ZigBee开发的公司还很少；但可喜的是随着国内公司的ZigBee各系列的实用开发系统推向市场，目前各大高校以及公司相继加入到了ZigBee的开发行列中。

1.4国外基本的研究情况2000年12月IEEE成立了IEEE802.15.4工作组，形成了IEEE802.15.4标准，此正是ZigBee的基础。

2002年8月，ZigBee联盟成立，由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司以及荷兰飞利浦半导体公司组成，如今已吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。

在ZigBee联盟和IEEE802.15.4的推动下，ZigBee技术结合其他无线技术，可以实现无所不在的网络。

在IEEE802.15.4中，总共分配了27个具有三种速度的信道：在2.4GHz频段有16个速率为250kb/s的信道，在915MHz频段有10个40kb/s的信道，在868MHz频段有1个20kb/s的信道。

其中2.4GHz是全球通用的ISM频段，915MHz 是北美的ISM频段，868MHz是欧洲的ISM频段。

ZigBee联盟对IEEE802.15.4标准网络层协议和API进行了标准化，制定了基于IEEE802.15.4，具有高可靠、高性价比、低功耗的网络应用规格。

ZigBee 联盟对ZigBee标准的制定：IEEE802.15.4的物理层、MAC层及数据链路层，标准已在2003年5月发布。

ZigBee网络层、加密层及应用描述层的制定也取得了较大的进展。

V1.0版本已经发布。

其他应用领域及其相关的设备描述也会陆续发布。

ZigBee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄露其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其他节点获得。

韩国第三大移动手持设备制造商Curitel Communications公司已经研制成世界上第一款ZigBee手机，该手机可通过无线的方式将家中或是办公室内的PC、家用设备和电动开关连接起来。

这种手机融入了ZigBee技术，能够使手机用户在短距离内操作电动开关和控制其他电子设备。

2 预计达到目标，关键理论及技术，完成课题的方案及主要措施2.1预计达到的目标实现对粮仓环境参数（温度，相对湿度，光照度或气体浓度等）的智能检测与控制，使其达到合适的储粮环境。

2.2关键理论及技术主要包括无线传感网络、ZigBee技术、单片机技术、机械原理和机械设计、传感技术、射频技术。

无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。

体系结构如下图1：脉冲宽度调制(PWM) 是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的辨率计数器（调制频率）调制方波的占空比，从而实现对一个模拟信号的电平进行编码。

其最大的优点是从处理器到被控对象之间的所有信号都是数字形式的，无需再进行数模转换过程；而且对噪声的抗干扰能力也大大增强（噪声只有在强到足以将逻辑值改变时，也可能对数字信号产生实质的影响），这也是PWM在通讯等信号传输行业得到大量应用的主要原因。

脉冲宽度调制广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。

在本设计中，用其来进行功率控制。

可使用单片机来实现调制。

完整的Zigbee协议套件由高层应用规范、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。

网络层以上协议由Zigbee联盟制定，IEEE负责物理层和链路层标准。

图2为ZigBee协议体系结构:ZigBee可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内，但可以继续增加。

每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。

除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

简单的说，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。

ZigBee数传模块类似于移动网络基站。

通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

通常，符合如下条件之一的应用，就可以考虑采用Zigbee技术做无线传输：（1）设备成本很低，传输的数据量很小；（2）设备体积很小，不便放置较大的充电电池或者电源模块；（3）没有充足的电力支持，只能使用一次性电池；（4）频繁地更换电池或者反复地充电无法做到或者很困难；（5）需要较大范围的通信覆盖，网络中的设备非常多，但仅仅用于监测或控制。

作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点：低功耗、低成本、时延短、网络容量大、可靠、安全。

表1列举了几种常用无线传输方式的主要性能比较。

基于以上这些特点，本设计中就采用ZigBee来进行传感器、终端以及单片机间的通讯。

跟传感器和温度、湿度等控制终端通讯的ZigBee网络示意图，如图2所示：图2 跟传感器和温度、湿度等控制终端通讯的ZigBee网络示意图目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：（1）在智能仪器仪表上的应用（2）在工业控制中的应用（3）在家用电器中的应用（4）在计算机网络和通信领域中的应用（5）单片机在医用设备领域中的应用（6）在各种大型电器中的模块化应用（7）单片机在汽车设备领域中的应用在本设计中，由于通信中并不涉及很复杂的运算，且单片机有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活和使用方便等特点，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

故本设计中采用单片机进行网络通信运算处理与协调控制。

以温度监控为例，采用CC2430(集成符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz的RF无线电收发机)模块挂接多个DS18B20(DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯)温度传感器来进行数据采集，图3为DS18B20与CC2430的硬件接口连接图，图4为温度数据采集模块所示：图3 DS18B20与CC2430的硬件接口连接图图4温度数据采集模块由于采用无线传输通讯，故需要射频技术来产生无线讯号。

2.3课题研究的主要内容（1）完成基于ZigBee的无线传感器网络的组建；（2）完成电路设计及制作；（3）完成信号采集及处理算法设计；（4）完成机械设计制图2.4完成课题的方案基于ZigBee技术，构建无线传感器网络，实现对环境参数（温度，相对湿度，光照度或气体浓度等）的智能检测与控制。

设计控制电路与结构实现温度控制，湿度控制，和光照强度控制，其中温度控制终端采用空调或者通风装置，湿度控制可通过喷水或抽湿机装置，光照强度控制可通过LED补光照明及PWM控制和遮阳布控制装置。

2.5主要措施温度控制：空调或者通风装置；湿度控制：抽湿机装置；光强度控制：LED补光照明及PWM控制和遮阳布控制装置。

3 课题研究计划1——5周：总结文献、综述，整理相关资料；4——8周：学习ZigBee无线通信以及单片机方面的知识，进行设计总体方案、控制电路；7——10周：完成电路设计、制作、调试；9——14周：设计遮阳布的自动调剂机械装置，并进行机械制图，了解传感器在粮仓放置位置的最优化；12——16周：完成毕业设计（论文）、答辩。

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