基于ZigBee技术的无线大棚温湿监控系统的设计与实现

彭 玲

（广东科技学院 广东 东莞 523083）

基于ZigBee技术的无线大棚温湿监控系统的设计与实现

彭 玲

（广东科技学院 广东 东莞 523083）

针对大棚温湿度监控的应用需求，本系统是一个软硬件结合的大棚温湿度监控系统，硬件设计采用主控芯片CC2530和温湿度传感器DHT11相结合，软件设计由DHT11传感器的数据的采集程序、协调器的组网程序、串口上位机程序及Android显示程序组成，可以通过PC机和android端实时查询当前环境的温湿度数值。

CC2530；ZigBee协议；DHT11；android；温湿度数据

1.引言

随着科学技术的不断发展，越来越多的高新技术被运用到了农业生产当中。本文利用ZigBee进行无线传输，用android手机对大棚内的温湿度进行实时监控，能让工作人员随时随地去了解大棚的情况，以便及时做出应对措施。这样不仅解决了工作人员由于大棚占地面积较大而导致工作量大的问题，又能保证大棚里的农作物良好生长[1]。

2.总体设计

本设计整个系统主要分为四个部分：数据采集终端，数据传输处理，上位机监控系统，Android查询系统，邮件报警系统。其系统框架图如图2.1所示。

图2.1 系统框架图

本设计的系统通过温湿度传感器采集大棚内当前环境的温度和湿度，利用ZigBee终端功节能节点把数据采集到的数据传输给协调器节点，协调器点通过串口把数据传递到上位机监控系统。当当前的温度或者湿度不符合植物的生长环境，调用邮件报警系统给指定的邮箱发送报警信息，此外还可通过Android手机查询当前的温度或湿度。

3.硬件设计

3.1 ZgBee无线传输的主控芯片

本设计采用的ZigBee无线传输的主控芯片是CC2530，CC2530是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案[2]。运行时钟高达32MHz，内部有高达256KB的FLASH，使得CC2530非常适合ZigBee的应用。它既可以处理数据，又能把收到的数据通过无线发送出去。

3.2 传感器的设计

温度和湿度是温室大棚重要的环境因子，根据大棚的环境指标和精度的要求，本设计选择复合型传感器温湿度传感器DHT11。DHT11数字温湿度传感器是一款4针单排引脚封装的传感器模块，能够同时对温度和湿度数值进行检测，而且其精确度能过完全满足本设计的精度要求。湿度、温度测量误差：+-5％、+-2度。DHT11传感器主要由一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件组成，DHT11传感器引脚可以直接与主控芯片的P7口相连进行数据采集。

4.软件设计

4.1 DHT11传感器的数据的采集程序

在本文的数据采集程序中，首先对主控芯片CC2530的各个端口的进行初始化，然后配置CC2530里自带的A/D通道，采集各个点的温度和湿度的模拟信号，最后将这些模拟信号进行转换成数字信号。

4.2 协调器的组网程序

终端节点采集当前环境的温湿度数据，然后通过ZigBee协议把数据发给协调器。协调器节点是网络的建立者，同时也是网络的管理者和领导者，肩负着允许和拒绝其他节点加入网络的权利。

4.3 串口上位机程序

协调器通过串口把数据传输到到上位机，上位机把数据显示到程序的界面上。本设计的上位机显示程序是采用MFC来开发的[3]。如图4.1所示，上位机界面左侧为报警信息显示，服务器IP地址显示以及所用端口号显示；右侧为温度和湿度的实时显示。当大棚温度改变时，温度显示和湿度显示的数值也会随之改变，当温度或湿度超过所设定的上下限值时，在报警信息文本框中会有相应的提示信息下显示。

图4.1 上位机显示界面

图4.2 android端显示界面

4.4 android手机端的程序

用户还可以通过android手机软件进行温湿度的查看[4]。在查询温度或湿度前，需要输入与上位机程序显示的相同的服务IP地址和端口号。点击连接时会有相应的“连接成功”或者“连接失败”的提示信息。当连接成功后，点击查看温度，或者查看湿度，就会有相应数据显示。其查询结果如图4.2所示。

5.总结

本设计将ZigBee技术与传统农业结合起来，实现了一个信息化的温湿度监控系统。系统采用CC2530作为主控芯片，结合数字温湿度传感器DHT11，利用ZigBee进行无线传输，在PC机上实现了温湿度数据的实时显示，还可用手机对当前的温湿度进行查询。

[1]曾衍仁.基于ZigBee的远程测控网络[D].广东工业大学，2011.

[2]张京,杨启良,戈振扬,齐亚峰,周兵,殷欣. 温室环境参数无线传感器网络监测系统构建与CC2530传输特性分析[J].农业工程学报,2013,07:139-147.

[3]孔垂柳. VC++中MFC框架技术探索[J]. 吉林建筑工程学院学报,2009,04:82-84.

[4]党李成. 基于Google Android智能手机平台的研究与应用[D].安徽大学,2010.

Based on the technology of ZigBee wireless greenhouse humidity monitoring system design and implementation

PENG Ling. (Guangdong Institute of Science and Technology, Guangdong Province, Dongguan 523083, China)

According to the greenhouse temperature and humidity monitoring application, this system is a combination of greenhouse temperature and humidity monitoring system hardware and software, the hardware design adopts CC2530 master control chip and the combination of temperature and humidity sensor DHT11 software design by DHT11 sensor data acquisition program, the coordinator of the networking program, serial ports, upper machine and Android display program, can through the PC and the Android side real-time query the current environment of temperature and humidity values.

CC2530; ZigBee agreement; DHT11; Android; Temperature and humidity data

X924.3

A

1009-5624-（2016）02-0080-02