基于ZigBee的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計

1.68萬字 39頁 原創(chuàng)作品，獨(dú)家提交，已通過查重系統(tǒng)


摘要: 隨著無線射頻技術(shù)與無線寬帶技術(shù)以及傳感器技術(shù)的發(fā)展、物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛的應(yīng)用，不同功能的傳感器收集外界各種信息，信息系統(tǒng)能夠自己去感知信息、處理信息甚至控制系統(tǒng)中的各種設(shè)備。但是現(xiàn)有無線環(huán)境監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)大多基于集群通信系統(tǒng)、GSM短消息以及CDMA/GPRS等技術(shù)，存在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本高、公共網(wǎng)絡(luò)接入速率低、操作復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小、信息難以共享等不足，一定程度上影響到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的普及推廣。
新興ZigBee技術(shù)解決了該難題，因此，本文研究設(shè)計了基于ZigBee的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)硬件節(jié)點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)環(huán)境因素的實(shí)時采集監(jiān)控以及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的控制。論文首先詳細(xì)闡述了應(yīng)用在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)和本次設(shè)計用到的ZigBee技術(shù)。介紹了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，農(nóng)業(yè)信息采集技術(shù)，農(nóng)業(yè)信息傳輸技術(shù)還有一些國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。對于ZigBee技術(shù)詳細(xì)分析了它的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)組成（包括設(shè)備類型，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和協(xié)議棧）。其次，論文給出了節(jié)點(diǎn)的硬件系統(tǒng)設(shè)計，以自帶Zigbee協(xié)議棧的主控芯片CC2530為核心處理器，并且根據(jù)輸入阻抗及系統(tǒng)功能指標(biāo)要求設(shè)計了巴倫匹配電路，傳感器電路和主控核心電路。最后，論文介紹了軟件協(xié)同設(shè)計方法，基于Z-Stack協(xié)議棧規(guī)范并根據(jù)Z-Stack總體設(shè)計原則設(shè)計了主體程序，包括CC2530對各種傳感器數(shù)據(jù)信號的處理過程。
從系統(tǒng)基礎(chǔ)功能實(shí)現(xiàn)角度來開展的實(shí)驗結(jié)果顯示，該節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)可以正常穩(wěn)定的工作，無線協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)可以正常構(gòu)建無線傳感網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)采集，兩者之間可以通過ZigBee協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)可靠傳輸。本節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)設(shè)計基于CC2530主控芯片，集成多種傳感器，實(shí)現(xiàn)了多種環(huán)境數(shù)據(jù)信號的采集和處理，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)基于ZigBee協(xié)議的無線傳輸。除此之外，在軟件層次上加入了睡眠模式，大大降低了整個節(jié)點(diǎn)的功耗。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)； WSN； ZigBee； Z-Stack； CC2530