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基于Zigbee的智能温室大棚系统(附详细使用教程+完整代码+原理图+完整课设报告)


🎊项目专栏:【Zigbee课程设计系列文章】(附详细使用教程+完整代码+原理图+完整课设报告)

前言

  • 👑由于无线传感器网络(也即是Zigbee)作为🌐物联网工程的一门必修专业课,具有很强的实用性,因此很多院校都开设了zigbee的实训课程;
  • 👑同时最近很多使用了我的单片机课设的同学又来私信咨询我基于Zigbee的的课程设计的相关问题;
  • 👑所以为了帮助各位有需要的同学顺利完成自己的课程设计,有个顺利的假期,同时为了方便各位想要学习ZigBee的同学查找学习,建立了本专栏。
  • 💞但是由于笔者正在读研,每天的任务比较重,只能在从实验室回来后,晚上抽一个小时的时间来写,所以,更新不易,靠爱发电。

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正在更新中~ ✨

🚨 我的项目环境:

  • 平台:Windows 11
  • 编译器:IAR for 8051 8.10
  • Zigbee协议栈:Zstack-CC2530-2.5.1a
  • 芯片型号:CC2530

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🎊课设项目专栏:【Zigbee课程设计系列文章】(附详细使用教程+完整代码+原理图+完整课设报告)


提示:以下是本篇文章正文内容,下面案例可供参考

基于Zigbee的智能温室大棚系统(附详细使用教程+完整代码+原理图+完整课设报告)

  • 智能温室大棚系统
  • 零、技术介绍
  • 一、需求分析
  • 二、模块分析
  • 三、终端节点硬件设计
  • 四、软件代码
  • 五、文件


智能温室大棚系统

设计要求
  基于Zigbee协议栈和Zigbee节点构建智能温室大棚系统。该系统利用多个Zigbee传感器监测节点采集温室环境各项数据,汇聚于协调器,由协调器节点控制各种遮光帘、显示及报警设备。协调器可以以串口通信上传数据于PC端。

设计方法
  智能温室大棚环境部署多个Zigbee监测节点,采集环境数据,有协调器串口传输至PC端,PC端可以串口打印显示,并能实时反向控制各个监测节点。


零、技术介绍

  Zigbee是一种新兴的低成本,低复杂度,低功耗,低数据速率,低成本无线网络技术,是无线标记技术和蓝牙技术之间的技术方案。主要用于短距离无线连接。 它是基于802.15.4标准,在数千个微小的传感器之间协调实现通信。 这些传感器需要非常低的功耗,并且通过无线电波将数据从一个传感器传输到另一个传感器,因此效率非常高,优势极大。

一、需求分析

  首先是终端节点,功能有:采集信息发送给协调器、接收协调器的控制信息对控制模块进行操作
  其次是协调器节点,功能有:串口发送收到的信息、反向发送控制信息

系统总体架构图

二、模块分析

终端节点
  传感器部分:需要有空气温度、空气湿度、土壤湿度、光照强度传感器模块
  控制模块:遮光帘、水泵、透气扇(均为通过继电器控制)

协调器节点
  串口发送信息给上位机

三、终端节点硬件设计

空气温湿度模块
  大棚内温度直接影响植物的生长发育和产量。温度的监测可以帮助调节大棚的通风和加热设备,保持较为稳定的温度条件。湿度对植物的水分供给和蒸腾作用具有直接影响。湿度的监测可以通过湿度传感器进行实时检测,可以帮助调节大棚的灌溉和通风设备,维持适宜的湿度条件。因此设计温湿度模块对于大棚来说是非常必要的。
  DHT11是一款有已校准数字信号输出的温湿度传感器。 其精度湿度±5%RH, 温度±2℃,量程湿度5~95%RH, 温度-20~+60℃。具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。同时由于CC2530的引脚紧张,而DHT11仅占用一个引脚。因此大棚空气温湿度选用DHT11模块来检测。
  模块实物如下图:(不同的DHT11均可,这里仅选手头的一款)

   其中DATA接P0.6口,具体的电路设计如下图:

   

土壤湿度模块
  土壤湿度对大棚中农作物有着较大的影响。土壤湿度过低,形成土壤干旱,光合作用不能正常进行,降低作物的产量和品质;严重缺水导致作 物凋萎和死亡。土壤湿度过高,恶化土壤通气性,影响土壤微生物的活动,使作物根系的呼吸、生长等生命活动受 到阻碍。根系缺氧、窒息、最后死亡。因此,实时监测土壤的湿度,并且对其做出控制很有必要。
  土壤湿度传感器并无固定型号,但是由于CC2530通用IO口较为紧张,因此笔者选用了一款有模拟信号输出传感器模块,仅仅占用一个引脚。如图:

  CC2530的AD转换在P0口,所以该模块的模拟电压接入P0.0口
  具体的电路设计如下图:


光照强度模块
  “万物生长靠太阳”,进行大棚种植,光照的作用更是不可忽视。实时监测光照的强度,当光照强度过强关闭遮光帘,反之则打开遮光帘。
  BH1750是IIC通信16位数字光强传感器,它的识别范围从1lx - 65535lx,范围大,分辨率高,价格低。因此采用BH1750模块监测光强,如下图所示。

  将SCL与SDA分别接入P0.4、P0.5口,ADDR接地。
  具体的电路设计如下图:


四、软件代码

终端节点采集传感器信息并发送主要代码(为了使得文章精简,省去iic.c、DHT11.c、BH1750.c等等自定义函数展示,但是在文件中都有)

    // 获取mac地址 赋值给待发送信息osal_memcpy(MACAddr , NLME_GetExtAddr() , 8);for(i = 0;i<8;i++){buf[i]=MACAddr[i];}//温度检测   DHT11();buf[8]=wendu_shi+48;buf[

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