【正文】 中央處理器的種類更是成千上萬，考慮到對(duì)芯片使用熟練度的問題，因此選擇使用課堂上老師講過的或者使用比較熟練的較為合適。 缺點(diǎn)：功能實(shí)現(xiàn)單一、需要增加多種外設(shè)、處理器速度較慢。 表 3 51 單片機(jī)與 STM32 單片機(jī)簡介 灌溉器端設(shè)計(jì)方案 灌溉器端是處理器控制的外部設(shè)備，主要實(shí)現(xiàn)灌溉的目的。根據(jù)上述各種開發(fā)語言的比較，這里系統(tǒng)選擇 Python 語言編寫一個(gè)腳本軟件，因?yàn)樗牟僮骱唵?，控制容易，解決問題的方法比較明確，用起來較為方便，能夠滿足對(duì)系統(tǒng)控制端的需求。然后我們得知道其狀態(tài)，就必須有一個(gè)狀態(tài)顯示框去顯示其是否打開成功，最后就是開始監(jiān)測用書鍵盤的輸入，但是對(duì)于鍵盤的輸入并不是所有的都 是有效信號(hào)，因此在這里應(yīng)該做一下過濾，把有效的信號(hào)保存，并通過 write()函數(shù)發(fā)送出去。因此無線網(wǎng)絡(luò)灌溉系統(tǒng)選用 zigbee 模塊作為系統(tǒng)的傳輸端模塊。通過 51單片機(jī)和 STM32 單片機(jī)的選擇比較，系統(tǒng)用只是利用處理端進(jìn)行串口數(shù)據(jù)的處理和灌溉器的控制，因此系統(tǒng)選擇 8 位處理器就可以完成任務(wù)的 51 單片機(jī)，其功能也較齊全，價(jià)格也便宜，使用起來比較熟悉。利用中央處理器的串口收發(fā)功能接收用戶輸入的信號(hào)，再根據(jù)收到的信號(hào)進(jìn)行解析，根據(jù)上述規(guī)定把相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行處理并去控制外圍設(shè)備。因此灌溉器主要包括用繼電器控制的直流噴水電機(jī)和用 PWM波控制的舵機(jī)。因此系統(tǒng)將將噴頭的管子用膠水粘在舵機(jī)的方向轉(zhuǎn)盤上，這樣就達(dá)到了實(shí)現(xiàn)控制其方向的目的。實(shí)物連接圖為： 圖 18 實(shí)物連接圖 下面是利用 zigbee 模塊把兩臺(tái)電腦連接起來，一端用控制界面發(fā)送字符，另一端用串基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 口調(diào)試助手接收并顯示字符。將 zigbee 模塊調(diào)節(jié)相通，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸模型 ?？梢岳?AD 采集芯片控制不同電壓的輸入和輸出。 以后的社會(huì)將是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)遍行社會(huì)，在無線網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中，可以看到從古代的驛使到現(xiàn)代的 interwork 通信，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，人類的思想也在不斷的創(chuàng)新。但正是因?yàn)檫@些問題，無線網(wǎng)絡(luò)才更是值得我們?nèi)パ芯?、去探索、去尋找解決問題的方法。red39。 unsigned char count = 0。 } } void uart_init(void) { SCON = 0x50。 EA = 1。z39。 break。: off_on = 0。 jd = 3。 else pwm = 0。 } }基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 致謝： 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師薛曉的細(xì)心指導(dǎo)下完成的，并得到了實(shí)驗(yàn)室張海濤、楊磊等實(shí)驗(yàn)室人員的熱情幫 助。 在跟著畢業(yè)指導(dǎo)老師的這段時(shí)間里，時(shí)間過的很快，并認(rèn)識(shí)到自己能力的缺陷，在對(duì)以后的不管是生活中，還是工作中都有個(gè)很好地指引。 最后感謝各位在百忙之中抽出時(shí)間評(píng)閱論文的老師們，您們辛苦了。多虧指導(dǎo)老師耐心的講解及交流才讓我有了如此的進(jìn)步。雖然我們做著不同的畢業(yè)設(shè)計(jì)，但是在我們的那個(gè)小組里，遇到問題，同樣我們也是可以商量著來。 uart_data = SBUF。 return 0。: off_on = 1。 if(jd == 6) jd = 5。 switch(uart_data) { case 39。a39。 TL1 = 0xfd。 for(i = 0。 sbit Motor_d = P1^3。red39。而這其中讓人擔(dān)心的無線傳輸?shù)膯栴}則是對(duì)于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣群头€(wěn)定性。本次設(shè)計(jì)通過軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)共同完成，讓我加深了對(duì)以往學(xué)過知識(shí)的理解，并通過軟硬件結(jié) 合的方式，讓我感受到其功能的強(qiáng)大。利用繼電器模塊去控制大電流類型的電機(jī)，用來實(shí)現(xiàn)灌溉的目的。完成了本次設(shè)計(jì)的基本功能，下面是本次設(shè)計(jì)中主要完成的內(nèi)容： 1) 首先對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)做了整體的構(gòu)思，按照其基本要求一塊一塊的添加模塊，最終達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體要求。其供電效果可以供出 、 5V 和 GND 不同的電壓來，而供電模塊的供電接口又包括，串口線、 USB 口、圓形電源口三個(gè)接口，可以滿足不同的要求。由于舵機(jī)的三條線電源線、地線、信號(hào)線。則對(duì)定時(shí)器 0 進(jìn)行重裝預(yù)定值，通過一個(gè) IO 口輸出此周期的波形，然后再控制其高電平的時(shí)間在 就可以控制其轉(zhuǎn)向。 RESET 管腳內(nèi)部已經(jīng)有 4K100K 的下拉電阻。對(duì)于其它加入模塊則設(shè)置成傳感器節(jié)點(diǎn)屬性，但也需要相同的頻道和波特率。下圖是幾個(gè)按鍵含義： 鍵盤按鍵 狀態(tài)顯示 操作含義 ‘ W’ ‘ GO UP’ 打開噴水機(jī)噴頭 ‘ S’ ‘ GO DOWN’ 關(guān)閉噴水機(jī)噴頭 ‘ A’ ‘ GO LEFT 向左旋轉(zhuǎn)噴頭 ‘ D’ ‘ GO RIGHT’ 向右旋轉(zhuǎn)噴頭 ‘ ESC’ ‘ EXIT’ 退出 表 4 鍵盤按鍵操作釋義 由操作釋義可知，當(dāng)用戶按下鍵盤“ W” 鍵時(shí)，灌溉器的噴頭開關(guān)就會(huì)打開，灌溉就會(huì)開始，然后“ A” 、“ D” 鍵用來控制舵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)控制噴頭向左，向右轉(zhuǎn)。具有語法加亮、基本文本編輯、段落縮進(jìn)、調(diào)試程序等基本功能。 ? 機(jī)械灌溉器：安裝簡單，易于控制人員操作。 缺點(diǎn)：指令集過多，需要使用官方庫函數(shù)。下面介紹兩款常用的單片機(jī) 51 單片機(jī)和 STM32 單片機(jī)。最后 zigbee 的終端節(jié)點(diǎn)是出于網(wǎng)絡(luò)的最邊緣，主要任務(wù)是發(fā)送或者接收信息，并且它是不能轉(zhuǎn)發(fā)信息的。無線 WLAN 傳輸模塊的優(yōu)勢在于價(jià)格便宜、體積較小、功能強(qiáng)。用法明確，操作簡單，對(duì)于剛接觸無線通信的技術(shù)員是個(gè)很好的模塊選擇。 通信端設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)的通信端是想把控制端的用戶輸入的信號(hào)，通過通信端給發(fā)送出去，由此可知，通信端包括兩部分，發(fā)送端和接收端。而在和操作系統(tǒng)方面，它的語言能夠配合電腦的操作功能得以充分發(fā)揮，使得它收到廣大程序員們的喜愛。 ? C++:C++語言是一種支持多泛型的通用編程語言，是 使用最為廣泛的程序設(shè)計(jì)語言。軟件的運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)的要求也不同。但其制作簡單易行，可以完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求。 論文整體結(jié)構(gòu)安排 論文闡述了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的灌溉器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其終端的可移動(dòng)特性使得用戶解除了固定位置 的限定，哪個(gè)地方需要信息，就可以直接把傳感器放到那個(gè)地方便于接收和發(fā)送。 毋庸置疑，跟蹤國外傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，并做出開創(chuàng)性的研究工作，對(duì)我們國家國防現(xiàn)控制端 通信端 灌溉器 處理端 發(fā)送信號(hào) 傳輸信號(hào) 控制 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 代化以及實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)的發(fā)展也具有重要的意義。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由無處不在的、具有通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)，以多條無線通信方式構(gòu)成的自組織分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布域內(nèi)各種監(jiān)測對(duì)象的信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，然后傳送給需要信息的用戶。在控制方面實(shí)現(xiàn)可移動(dòng)控制。隨著社會(huì)的進(jìn)步，城市的開發(fā)，高樓地下室、地下停車場、地鐵等地下運(yùn)營場所的不斷興起，在地下埋 光纖的方式越來越受到大量的限制。藍(lán)牙， WLAN,PAN 等無線傳輸方式已經(jīng)家喻戶曉。在對(duì)系統(tǒng)構(gòu)架分析和構(gòu)思的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過 zigbee模塊與客戶端的連接和 zigbee 模塊與中央處理器的連接組成了從用戶控制到灌溉器運(yùn)作的一套 流程，這樣就完成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)灌溉系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。同時(shí)人們也認(rèn)識(shí)到，無線網(wǎng)絡(luò)帶給人們生活，工作中的種種便利。并且雖然光纖傳輸?shù)乃俣容^快，但是其每增一個(gè)基點(diǎn)，就要增加一個(gè)支路，而若是其中一個(gè)基點(diǎn)不能正常工作，將會(huì)導(dǎo)致其后的線路也無法工作，對(duì)生產(chǎn)和生活造成了大量的不便。在使用方面，其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)越性使得傳輸線路不僅僅只有一條。無線通信與組網(wǎng)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要功能，其核心內(nèi)容是通信協(xié)議，通信協(xié)議使傳感器節(jié)點(diǎn)相互之間能夠傳送數(shù)據(jù)，形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)整體，從而完成各種復(fù)雜的任務(wù)，是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作的基礎(chǔ)。 本課題研究的意義及其發(fā)展方向 本課題基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通過搭建無線網(wǎng)絡(luò)，從移動(dòng)設(shè)備中發(fā)送相關(guān)命令到終端設(shè)備中，從而控制終端的外圍設(shè)備運(yùn)作。在生產(chǎn)方面，無線傳感器不像其它無線設(shè)備那樣，其具有很好的穩(wěn)定性、可維護(hù)性、可操作性。從整體流程設(shè)計(jì)到各個(gè)模塊進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，論文介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，從系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)，到元器件選擇，再到各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)，最后調(diào)試整體效果。對(duì)于方案二，利用客戶端軟件發(fā)送的信號(hào)，確保了信號(hào)的穩(wěn)定性，其節(jié)點(diǎn)的傳輸方式，使得傳輸更有針對(duì)性。因此對(duì)操作系統(tǒng)的選擇將影響整個(gè)灌溉系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。它的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)、過程化程序設(shè)計(jì)、泛型程序設(shè)計(jì)以及基于原則設(shè)計(jì)等多種設(shè)計(jì)風(fēng)格使得在程序設(shè)計(jì)領(lǐng)域獨(dú)占一方。 ? C語言： C語言是一種穩(wěn)定的、優(yōu)雅的、安全的、簡單的、由 C語言和 C++語言衍生出來的計(jì)算機(jī)編程語言。發(fā)送端負(fù)責(zé)發(fā)送控制端用戶輸入的信號(hào)，而接收端則接收發(fā)送端發(fā)送出來的信號(hào)。 圖 5 無線藍(lán)牙串口模塊 2. NRF 無線模塊 目前 NRF 無線網(wǎng)絡(luò)在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并在中短距離傳輸領(lǐng)域占據(jù)了一方之地。大，其內(nèi)部跑的是 LWLP 協(xié)議，方便嵌入到其它產(chǎn)品中。通常在我們用這個(gè)模塊的時(shí)候它是待機(jī)狀態(tài)，不用的時(shí)候一基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 般都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的休眠，以確保節(jié)能環(huán)保。 單片機(jī)類型 簡介及優(yōu)缺點(diǎn) 51 單片機(jī) 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核 ， 擁有靈巧的 8位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash,片上集成 512 字節(jié) RAM，用戶應(yīng)用程序空間可達(dá)到 64K 字節(jié)。功能寄存器較多，不適合初學(xué)者學(xué)習(xí)。但只能 機(jī)械轉(zhuǎn)向，純自動(dòng)控制，不能人為控制其轉(zhuǎn)向。其強(qiáng)大的功能使得它非常實(shí)用，沒有其內(nèi)存地址和變量內(nèi)容，都可以進(jìn)行同步和其他的分析。當(dāng)灌溉進(jìn)行完畢后就可以按下“ S” 鍵就可以關(guān)閉灌溉器 噴頭了。通過配置節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)搭建，其它分節(jié)點(diǎn)模塊再加入，這樣就組成了 zigbee 網(wǎng)絡(luò)的搭建和組網(wǎng)。 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 圖 13 單片機(jī)最小系統(tǒng)板實(shí)物圖 uVision4 IDE 是一款集編輯，編譯和項(xiàng)目管理于一身的基于窗口的軟件開發(fā)環(huán)境。這里我們?cè)O(shè)定了三個(gè)方向如 下表所示： 度數(shù) 占空比 (ms) 舵機(jī)方位 90 度 正中間 45 度 1ms 向右轉(zhuǎn) 135 度 2ms 向左轉(zhuǎn) 表 5 控制器控制舵機(jī)轉(zhuǎn)向表 處理器對(duì)于灌溉電機(jī)的控制則是當(dāng)收到打開指令后便通過輸入 /輸出口發(fā)出高電平指令去控制繼電器的吸合，而后通過繼電器的吸合再去驅(qū)動(dòng)灌溉電機(jī)的運(yùn)作。而舵機(jī)需要周期為 20MS 的 PWM，這里系統(tǒng)利用中央處理器中的定時(shí)器產(chǎn)生 PWM 波，將信號(hào)從單片機(jī)的 IO 口輸出來，傳送到舵機(jī)的信號(hào)端，這樣就可以控制舵機(jī)了。 圖 16 供電模塊原理圖 端口號(hào) 功能 GND 地線端 RXD 讀端口 TXD 寫端口 3V3 供電 端口 5V 5V 供電端口 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 系統(tǒng)調(diào)試與分析 系統(tǒng)控制端調(diào)試 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，控制端決定了系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否能正常向下進(jìn)行。 2) 添加控制端軟件 APP。 由于對(duì)先有模塊知識(shí)的了解有限，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)還存在許多不足之處，以及一些遺留問題如下： a. 利用 python 語言搭建的腳本語言過于簡單，界面很是粗糙。增強(qiáng)了實(shí)際的操作能力、動(dòng)手能力，在設(shè)計(jì)過程中學(xué)會(huì)了，從發(fā)現(xiàn)問題，到解決問題，到實(shí)現(xiàn)功能的全部過程。