【正文】 務(wù)質(zhì)量。 傳感器節(jié)點(diǎn)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中能夠作 為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站、數(shù)據(jù)的采集者或簇頭節(jié)點(diǎn)。具體來說，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可分成兩個(gè)組成部分：傳感器節(jié)點(diǎn)與傳感器網(wǎng)絡(luò)。從某種意義上 來 說 ， 無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)將 會(huì)把 物理上 和 邏輯上的信息世界 交互 在一起 ，從而 極大 地 擴(kuò)展了現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)范圍 且 提高了人類認(rèn)識(shí)世界的能力。目前國外的大型農(nóng)用設(shè)備之間的信息傳輸大都采用 CAN 總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，但各公司內(nèi)部又都有自己獨(dú)立的 CAN 總線高層用戶協(xié)議，因而成為用戶研究以及二次開發(fā)的障礙。隨著 蔬菜大棚 現(xiàn)代化的發(fā)展， 由于 設(shè)施園藝工程涉及 的 學(xué)科廣、科技含量高、與人民生活關(guān)系密切， 從而使得 世界各國 開始 越來越重視 它，此外， 這也為我國 的 大型現(xiàn)代化溫室發(fā)展提供了 非常好 的機(jī)遇， 而且 產(chǎn)生 了 巨大的推動(dòng)作用。 蔬菜大棚 是一 個(gè)能夠 改變 農(nóng)作物 生長環(huán)境、為 農(nóng)作物 生長 提供 最佳條件、避免四季變化 以及 惡劣氣候 等外界環(huán)境 對其影響的場所。 現(xiàn)在部分 經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)已經(jīng)研制并實(shí)現(xiàn) 了 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的現(xiàn)代化高科技溫室， 而且 形成了 使人 驚羨的 農(nóng)作物 土廠。系統(tǒng)軟件對管理以及操作這類設(shè)備的支持是目前最 缺少的關(guān)鍵技術(shù)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的核心是支持傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量隨機(jī)分布的微小節(jié)點(diǎn)組成的，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)自身帶有傳感器、數(shù)據(jù)處理、無線通信等模塊，不需要任何網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，通過自組織的方式組網(wǎng)，借助其傳感器模塊，有效的與物理環(huán)境交互，能夠協(xié)作的實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境和監(jiān)測對象的信息，并把信息通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心。傳感網(wǎng)絡(luò)和傳感技術(shù)已經(jīng)被學(xué)者們認(rèn)定為最重要的研究之一。迅速發(fā)展的 無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)符合上述 的 要求并 且能夠 極大 地 擴(kuò)展現(xiàn)有監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍 ，因此，我們 可以預(yù)見 ， 無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)在 蔬菜大棚環(huán)境控制中具有一片 光明的應(yīng)用前景 。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種包含了傳感器、智能控制、無線通訊、嵌入式等多門學(xué)科于一體的綜合技術(shù)，這一新興的學(xué)科從誕生之日起就因?yàn)槠錆撛诘膹V闊應(yīng)用前景而受到了許多學(xué)者與研究者的青睞，很有引發(fā)一場新技術(shù)革命的勢頭。1 緒論 引言 在我國，利用塑料大棚種植蔬菜技術(shù) 在 各地區(qū)已廣泛流行，尤其是種植蔬菜大棚在北部地區(qū)已成為 農(nóng)民致富的途徑之一 。眾 多隨機(jī)分布的微小節(jié)點(diǎn)組成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不需要任何的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它自帶數(shù)據(jù)處理、傳感器、無線通信等多個(gè)模塊，借助它的傳感器模塊并通過自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，有效地與物理環(huán)境融合。 隨著快速發(fā)展以及日趨成熟的無線技術(shù)，無線通信技術(shù)也發(fā)展到了一定的階段，其發(fā)展技術(shù)越來越成熟，方向也越來越多樣化，眾多的采用方案也開始應(yīng)用無線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和采集。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)大多由電池供電，通常其工作環(huán)境也比較惡劣，而且數(shù)量大且更換極其困難。 隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用日益地發(fā)展和不斷地深入，未來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢與熱點(diǎn)將會(huì)是支持無線傳感器網(wǎng)絡(luò)超微型嵌入式操作系統(tǒng)的研究。 蔬菜大棚控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 我國在引進(jìn)與自我開發(fā)并進(jìn)的過程中 發(fā)展了 現(xiàn)代化溫室 ， 國外 從 20 世紀(jì) 70 年代就開始研究 溫室環(huán)境控制技術(shù)。 然 而我國的溫室系統(tǒng)屬于半開放 式 系統(tǒng)，溫室 內(nèi)部的 環(huán)境控制水平 相對 比較低，仍 需 靠人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來管理。 蔬菜大棚把 采光覆蓋材料 用來 作為部分 或者 全部 的 結(jié)構(gòu)材料， 使農(nóng)作物能夠 在冬季或 者 其他不適宜露地 農(nóng)作物 生長 的季節(jié) 生長 。 就目前 國內(nèi)外溫室控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來看，溫室環(huán)境 的 控制技術(shù) 基本上 經(jīng)歷 了三個(gè)發(fā)展階段 :（ 1） 手動(dòng)控制 ；（ 2） 自動(dòng)控制 ；（ 3） 智能化控制 。對于蔬菜大棚的信息傳輸而言，今后需主要解決的問題是使得系統(tǒng)中傳感器的各個(gè)部分標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，從而進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集與分 時(shí)存儲(chǔ)功能。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常由精簡功能設(shè)備節(jié)點(diǎn)、全功能設(shè)備節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)組成。 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成了 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，其應(yīng)用和監(jiān)測物理信號(hào)的不同決定了傳感器類型，從而節(jié)點(diǎn)的功能以及性能也會(huì)不盡相同。作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，節(jié)點(diǎn)除了完成數(shù)據(jù)采集這項(xiàng)任務(wù)之外，還需要接收鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并且將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給距離基站更近的鄰居節(jié)點(diǎn)；作為數(shù)據(jù)的采集者，數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)可以收集周圍環(huán)境的數(shù)據(jù)，通過通信路由協(xié)議直接或間接的將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)方的基站；作為簇頭節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)收集該簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)融合之后，再發(fā)送給基站。 廣播通信頻繁 由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)不斷的變化，在某一時(shí)刻節(jié)點(diǎn)周圍的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)量和各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信質(zhì)量也可能會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，因此節(jié)點(diǎn)需要頻繁使用廣播方式來獲取鄰居節(jié)點(diǎn)的信息，鄰居節(jié)點(diǎn)交換能量信息以及路由 信息等。若有新的節(jié)點(diǎn)加入到網(wǎng)絡(luò)中或網(wǎng)絡(luò)中的某些節(jié)點(diǎn)能量耗盡，或者由于環(huán)境因素而導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)功能失效時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)要能夠根據(jù)這些動(dòng)態(tài)變化自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)整?？梢愿淖兙W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的原因有多個(gè)方面，其中包括網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的相對地址發(fā)生變化、某些節(jié)點(diǎn)的能量耗盡而死亡、新節(jié)點(diǎn)的加入以及某些通信鏈路中斷，需要對通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整來平衡各節(jié)點(diǎn)的能耗，因此網(wǎng)絡(luò)中的這些動(dòng)態(tài)變化就要求其具有極其強(qiáng)大的可重 構(gòu)性。 目前 ，研究人員一方面 需要 探討在不同組網(wǎng)形式、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)中可能 會(huì)遭遇 到的各種攻擊形式；另一方面 還需要 設(shè)計(jì)安全強(qiáng)度可控的精巧協(xié)議 與 簡化算法， 從而 滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)實(shí)需求。 (3)、 分布式數(shù)據(jù)管理和信息融合 分布式動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理是以數(shù)據(jù)中心為 主要 特征的 ，它是無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 的重要技術(shù)之一。節(jié)點(diǎn)自定位 指的是 確定網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn) 的 自身位置，這是隨機(jī)部署組網(wǎng)的基本要求。 主要 的 技術(shù)指 標(biāo) （ 1）、 通信頻段： （ 2）、 通信 和 組網(wǎng)：負(fù)責(zé)監(jiān)測環(huán)境信息的傳感器節(jié)點(diǎn) 通過 自組織 方式 搭建無線網(wǎng)絡(luò)，并且 向基礎(chǔ)服務(wù) 和 管理層提供服務(wù)支持 （ 3）、 節(jié)點(diǎn)可靠通信范圍： 100m （ 4）、 傳感器精度：溫度 ℃ （ 25℃ 時(shí)） 、 濕度 %RH（ 20%— 80%RH） 、 光照強(qiáng)度1lx 系統(tǒng)組成及工作原理 系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)由傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、通信模塊、液晶顯示模塊、報(bào)警電路模塊和電源模塊這幾個(gè)部分組成。 多個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信 的 方式形成 了 一個(gè)多跳自組織網(wǎng)絡(luò) ，其中的 各個(gè) 節(jié)點(diǎn)將 會(huì)把 采集到的數(shù)據(jù) 按照 最近的 路線逐個(gè)傳遞 到離監(jiān)測中心最近的傳感器節(jié)點(diǎn) ，再從節(jié)點(diǎn)發(fā)送到監(jiān)測中心。該器件是 一 個(gè) 高性能 、 低功耗 的 CMOS 八位 微控制器 ， 它 具有 8K 的 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器 ， STC89C52 使用 的是 經(jīng)典的 MCS51內(nèi)核 ， 它的 最高運(yùn)作頻率 為 35 MHz。 此外 STC89C52 能夠 降至 0Hz 靜態(tài)邏 輯操作， 監(jiān)控節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì) PID 控 制 算 法 數(shù) 據(jù) 融 合 處 理 傳 感 器 控 制 鍵 盤 液 晶 顯 示 通 信 子 程 序 支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式 。 NRF24L01功耗低，在以 6 dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有 9 mA 。 然后 CE 要 保持至少 10 μs的 高電平， 并 延遲 130 μs后 才能將數(shù)據(jù) 發(fā)射出去；如果 自動(dòng)應(yīng)答開啟，那么 NRF24L01 在數(shù) 據(jù) 發(fā)射之 后 會(huì) 立即進(jìn)入 到 接收模式，接收應(yīng)答信號(hào)（接收 的 節(jié)點(diǎn)地址 TX_ADDR 應(yīng)該與自動(dòng)應(yīng)答接收地址 保持 一致）。最后發(fā)射成功時(shí) ,若 CE 為低 電平，那么 NRF24L01 就會(huì) 進(jìn)入 到 空閑模式 1 。當(dāng)有效的地址和 CRC 被 接收方檢測到時(shí)， 則 將 數(shù)據(jù)包 存儲(chǔ)在 RX FIFO 中，同時(shí) 將 中斷標(biāo)志位 RX_DR 設(shè) 置 成 高 電平 ， IRQ變 為 低 電平 ， 從而 產(chǎn)生中斷， 傳達(dá)給 MCU 去取數(shù)據(jù)。 (1)、工作模式 降低電流損耗是 待機(jī)模式 1的主要目的，在待機(jī)模式 1下晶體振蕩器仍然可以正常工作 當(dāng) FIFO 寄存器為空并且 CE 為高電平時(shí)，那么就會(huì)進(jìn)入到 待機(jī)模式 2 電流 在掉電模式下?lián)p耗最小，同時(shí) NRF24L01在此模式下也不能工作，但是它所有的配置寄存器的值仍然可以保留 在 待機(jī)模式下，所有的配置字仍然可以保留 (2)、配置字 SPI 口最大的傳送速率為 10 Mb/s，它是一種同步串行通信接口，在傳輸時(shí)，首先將低位字節(jié)進(jìn)行傳送，接著再將高位字節(jié)進(jìn)行傳送。 NRF24L0l所有的配置字都由配置寄存器定義 ，這些配置寄存器可通過 SPI 口訪問，一共有 25個(gè) NRF24L01配置寄存器， DHT11溫濕度傳感器模塊設(shè)計(jì) （ 1）、 DHT11 基本概述 DHT11溫濕度傳感器為了確保其產(chǎn)品具有非常高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性 ，它采用的是專用溫濕度傳感技術(shù)以及數(shù)字模塊采集技術(shù)，并且它 是一 個(gè) 含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器 。校準(zhǔn)系數(shù)將會(huì)以程序的形式儲(chǔ)存在 OTP 內(nèi)存中，在檢測信號(hào)的處理過程中傳感器的內(nèi)部將會(huì)調(diào)用這些校準(zhǔn)