基于无线传感器网络的无线温湿度采集系统

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作者:

@小白创作中心

基于无线传感器网络的无线温湿度采集系统

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/Stanford_sun/article/details/143974191

本项目旨在开发一种基于ZigBee无线通信技术的农业大棚环境感知系统，设计并实施了一套集成DHT11温湿度传感器和ZigBee无线通信模块的环境监测系统。DHT11传感器与ZigBee终端节点通过GPIO端口相连接，部署于农业大棚内，用于采集实时的温湿度数据。当终端节点通过DHT11获取到温湿度数据后，通过ZigBee网络由终端节点传输至协调器节点。协调器节点再将收集到的信息通过串口通信方式发送至上位机，实现数据的可视化呈现与远程监控。

1 功能介绍

本项目旨在开发一种基于ZigBee无线通信技术的农业大棚环境感知系统，设计并实施了一套集成DHT11温湿度传感器和ZigBee无线通信模块的环境监测系统。DHT11传感器与ZigBee终端节点通过GPIO端口相连接，部署于农业大棚内，用于采集实时的温湿度数据。当终端节点通过DHT11获取到温湿度数据后，通过ZigBee网络由终端节点传输至协调器节点。协调器节点再将收集到的信息通过串口通信方式发送至上位机，实现数据的可视化呈现与远程监控。

2 系统总体设计

本系统总体设计图如下图所示。本系统采用CC2530单片机作为主控制器，通过CC2530读取温湿度数据，集成DHT11温湿度传感器和ZigBee无线通信模块的农业大棚环境感知系统。DHT11传感器与ZigBee终端节点通过GPIO端口相连接，部署于农业大棚内，用于采集实时的温湿度数据。当终端节点通过DHT11获取到温湿度数据后，通过ZigBee网络由终端节点传输至协调器节点。协调器节点再将收集到的信息通过串口通信方式发送至上位机，实现数据的可视化呈现与远程监控。

系统总体架构图

3 软件设计

对于本文而言，软件主要是依靠zigbee协议栈完成，对其SampleApp代码进行了修改，完成了本软件的设计。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。

ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）遵循IEEE802.15.4标准的规定。

3.1 温湿度传感器驱动程序

函数DHT11()是用于启动并读取DHT11温湿度传感器的数据的函数。

void COM(void)  // 温湿写入
{     
    uchar i;         
    for(i=0;i<8;i++)    
    {
     ucharFLAG=2; 
     while((!wenshi)&&ucharFLAG++);
     ……省略……
     ucharcomdata|=uchartemp; 
     }    
}
void DHT11(void)   //温湿传感启动
{
    wenshi=0;
    Delay_ms(19);  //>18MS
    wenshi=1; 
    P0DIR &= ~0x40; //重新配置IO口方向
    Delay_10us();
    Delay_10us();                       
    Delay_10us();
    Delay_10us();  
     if(!wenshi) 
     {
         ……省略……
         wendu_shi=ucharT_data_H/10; 
         wendu_ge=ucharT_data_H%10;
     
         shidu_shi=ucharRH_data_H/10; 
         shidu_ge=ucharRH_data_H%10;        
    } 
   P0DIR |= 0x40; //IO口需要重新配置 
}

3.2 终端节点封装点对点通信程序发送信息的函数

对于终端节点，获取到信息是不够的，还应当将信息发送给协调器节点，这就要调用到ZigBee协议栈的底层发送函数AF_DataRequest()。这个函数能够将指定的协议簇发送给指定的目标节点，该函数参数众多，第三个参数：uint16 cID 簇ID；第四个参数：len 要发送的数据的长度；第五个参数：uint8 *buf 指向发送数据缓冲的指针；第六个参数：uint8 *transID事务序列号指针。如果消息缓存发送，这个函数将增加这个数字；第七个参数：发送选项，可以由下面一项，或几项相或得到；AF_ACK_REQUEST 0x10 要求APS应答，这是应用层的应答，只在直接发送（单播）时使用；第八个参数：uint8 radius 最大的跳数，用默认值AF_DEFAULT_RADIUS。我们想要使用这个函数发送信息就需要指定合适的参数来发送协议。

所以本项目封装了一个名为SampleApp_SendPointToPointMessage的函数，其主要功能是构建并发送一个点对点（Point-to-Point）的消息，其中包含了发送方的MAC地址以及从DHT11温湿度传感器获取的当前环境温度和湿度数据。

void SampleApp_SendPointToPointMessage( void )
{
  ……………省略……………………
  if ( AF_DataRequest( &Point_To_Point_DstAddr,
                       &SampleApp_epDesc,
                       SAMPLEAPP_POINT_TO_POINT_CLUSTERID,
                       12,
                       buf,
                       &SampleApp_TransID,
                       AF_DISCV_ROUTE,
                       AF_DEFAULT_RADIUS ) == afStatus_SUCCESS )
  {
  }
  else{
    // Error occurred in request to send.
  }
}