【正文】 能圖 上位機監(jiān)控軟件設計上位機軟件是一個軟件系統(tǒng)，它負責完成采集終端采集到數(shù)據(jù)的顯示，存儲。在完成流程圖的設計之后，便可編寫程序了。 （3）編寫程序。將一個完整的程序分解成若干個功能相對獨立的較小的程序模塊，對各個程序模塊分別進行設計、編制和調試，最后將各個調試好的程序模塊進行聯(lián)調。（2）軟件結構設計，合理的軟件結構是設計出一個性能優(yōu)良的單片機應用系統(tǒng)軟件的基礎。而協(xié)調器的電源則是應用USB供電或者交流電供電。在電源模塊的設計時，采用開關選擇是否選用外接電池供電或者電腦供電，這樣可以在調試和燒寫程序的時候采用電腦供電，保持電壓的穩(wěn)定，在應用時采用電池供電。 相應供電模塊無線傳感器網絡一般應具有移動性，所以節(jié)點大多數(shù)需要采用電池供電，從上面各章節(jié)可以看出，在硬件元器件的選取中，已經考慮到了盡量降低系統(tǒng)的功耗，各個模塊的供電電壓都比較低，綜合比較。 RS232電路對于終端節(jié)點，微控制器與232之間采用標準的MODBUS協(xié)議進行通訊，用于設置終端節(jié)點的系統(tǒng)參數(shù)。串口芯片選擇MAX232，MAX232配備專有的低漏失電壓發(fā)射器輸出狀態(tài)，通過雙電荷泵，表現(xiàn)出真正的RS232協(xié)議器件性能，用于電荷泵。在本設計中，選擇RS232接口就可以滿足通信需求了。 RS23RS422與RS485標準只對接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。只要是符合某種標準的設備之間就可以直接互相連接、互相通信。在單片機編程中，串口占了很重要的地位。通常使用單片機串口通過RS232接口和電平轉換芯片MAX232與上位機連接，以進行上位機與下位機的數(shù)據(jù)交換、參數(shù)設置、組成網絡以及各種外部設備的連接等。許多外設和計算機按串行方式進行通信，這里所說的串行方式，是指外設與接口電路之間的信息傳送方式，實際上，CPU與接口之間仍按并行方式工作。對于那些與計算機相距不遠的人－機交換設備和串行存儲的外部設備如終端、打印機、邏輯分析儀、磁盤等，采用串行方式交換數(shù)據(jù)也很普遍。當最后1bit數(shù)據(jù)傳送完畢后，DHT11拉低總線50us，隨后總線由上拉電阻拉高進入空閑狀態(tài)?？偩€為低電平，說明DHT11發(fā)送響應信號，DHT11發(fā)送響應信號后，再把總線拉高80us，準備發(fā)送數(shù)據(jù)，每1bit數(shù)據(jù)都以50us低電平時隙開始，高電平的長短定了數(shù)據(jù)位是0還是1?？偩€空閑狀態(tài)為高電平,主機把總線拉低等待DHT11響應,主機把總線拉低必須大于18毫秒,保證DHT11能檢測到起始信號。數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù) +8bit校驗和數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結果的末8位。 DHT11與微處理器接口電路圖DHT11含有四個引腳各個引腳都有不同的功能，因此對引腳作以說明。為避免信號沖突，微處理器應驅動DATA在低電平。DATA三態(tài)門用于數(shù)據(jù)的讀取，DATA在SCK時鐘下降沿之后改變狀態(tài)，并僅在SCK時鐘上升沿有效。SCK 用于微處理器與DHT11之間的同步通訊，可以接到微控制器的I/O口，通過I/O口模擬時鐘信號來實現(xiàn)。1177。1%RH/yr溫度分辨率111℃161616Bit重復性177。5%RH互換性可完全互換量程范圍0℃3090%RH25℃2090%RH50℃2080%RH響應時間1/e(63%)25℃，1m/s 空氣61015S遲滯177。1%RH精度25℃177。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。經過對市場中的傳感器各方面的比較，選用了DHT11溫濕度傳感器測量環(huán)境的溫度，濕度。本次設計基于大氣環(huán)境監(jiān)測，主要采集大氣的溫度，濕度。F的，電阻選的是10k的。F，電阻為1～10k。當單片機已經在運行時，按下復位鍵也能使RST持續(xù)一段高電平，從而實現(xiàn)上電且開關復位的操作。此外通過一個按鍵進行手動復位，在單片機運行不正常時使用。在本設計中采用的是第二種。 復位電路：復位電路是單片機正常運行的一個必要部分。在下面的電路圖中可以看到在晶振兩側連了兩個電容C2，C3，它們是起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，電容值一般為5～30pF。 CC2530外圍硬件電路原理圖CC2530芯片的主要特點如下：(1)工作頻帶：2405MHz～2480MHz(2)、ZigBee200ZigBee PRO和ZigBee RF4CE等標準(3)主控芯片：CC2530F256(4)通信協(xié)議標準：IEEE (5)網絡拓撲結構：星狀、網狀(6)數(shù)據(jù)傳輸速率：250Kbps(7)天線模式：外置天線 (8)通信范圍：300米～450米(9)接收靈敏度：97dBm(10)發(fā)射電流：29mA(11)接收電流：24mA(12)工作溫度：40～85℃(13)電源：～(14)模塊外形尺寸：4034mm(2)AT89C52單片機最小系統(tǒng)設計 單片機供電電路：AT89C52需要可靠的5V供電，在電路圖中的VCC和GND為供電網絡標識符；振蕩電路：AT89C52需要一個穩(wěn)定的振蕩電路才能夠正常工作，單片機的時鐘信號是用來提供單片機內各種微操作的基準。其中，；無線RF模塊外圍電路采用無巴倫的阻抗匹配網絡；天線使用50歐鞭狀負極性天線。CC2530具有不同的運營模式，使其特別適合于超低功耗要求的場合。(1)CC2530芯片介紹CC2530它是ZigBee應用的一個真正的片上系統(tǒng)解決方案，它能夠以非常低的材料成本建立強大的網絡節(jié)點。多種處理任務可以在不同結構的處理器上執(zhí)行，任務的分配需要考慮可行性、性能、能量效率以及成本之間的折中問題。處理器必須運行各種程序，包括時間要求嚴格的信號處理、通信協(xié)議、以及應用程序。 微處理器模塊微處理器是無線傳感器節(jié)點的核心。在協(xié)調器上還有RS232串口，與監(jiān)控主機通訊。路由器節(jié)點和終端設備節(jié)點上都有數(shù)據(jù)采集模塊。無線通信模塊負責與其他節(jié)點進行無線通信，交換控制消息和收發(fā)數(shù)據(jù)。傳感器模塊采用集成溫濕度傳感器DHT11，電源采用USB供電。 系統(tǒng)功能模塊圖無線傳感器網絡的節(jié)點通常由傳感器模塊、微處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊構成。(4)留下一些指示燈或通信口以方便調試和判別系統(tǒng)問題。(3)在速度允許的情況下，盡量使用串行為主的擴展方式。(2)盡量朝單片方向設計硬件。為硬件電路的標準化、模塊化打下良好基礎。(4)RS232通訊功能。(2)無線數(shù)據(jù)的發(fā)送或轉發(fā)。在網絡協(xié)調器(即中心節(jié)點)的無線覆蓋范圍之內，布置若干個路由節(jié)點和終端節(jié)點，實現(xiàn)網絡管理和互相通信。本設計采用了溫濕度傳感器兩種適用于環(huán)境監(jiān)測的傳感器作為無線網絡的傳感器節(jié)點。在ZigBee傳感器網絡中，傳感器節(jié)點兼顧傳統(tǒng)網絡節(jié)點的終端和路由器雙重功能，在采集、接收、處理及發(fā)送數(shù)據(jù)進的同時，還要對其他節(jié)點轉發(fā)來的數(shù)據(jù)進行存儲、管理和融合等處理，并與其他節(jié)點協(xié)作完成一些特定任務。針對傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測手段的網絡布局困難、節(jié)點智能化程度低等缺點，設計了基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器環(huán)境監(jiān)測網絡系統(tǒng)。一定要先選擇“Download/下載”按鈕，然后再給單片 機上電復位（先徹底斷電），而不要先上電。OSCDN：單片機時鐘振蕩器增益選 1/2 gain 為降一半，降低EMI；選full gain（全增益）為正常狀態(tài)步驟 5：選擇“Download/下載”按鈕下載用戶的程序進單片機內部，可重復執(zhí)行步驟5，也可選 擇“ ReDownload/重復下載”按鈕。 ISP軟件界面具體操作步驟：步驟1：選擇你所使用的單片機型號，STC89C52RC步驟2：打開文件，要燒錄用戶程序，必須調入用戶的程序代碼（*.bin,*.hex）步驟 3：選擇串口號步驟4：設置是否雙倍速，雙倍速選中Double Speed 即可，STC89C52RC系列出廠時為單倍速，用戶可指定設為雙倍速，如想從雙倍速恢復成單倍速，則需用通用編程器擦除整個晶片方可，這會將單片機內部已燒錄的ISP 引導程序擦除。STCISP是STC單片機專用的燒錄軟件，大部分STC單片機內部固化有ISP系統(tǒng)引導程序，配合PC端的控制程序即可將用戶的程序代碼下載進單片機內部，故不需要編程器并且速度比通用編程器快。Keil uVision4是目前使用廣泛的單片機集成開發(fā)環(huán)境，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調試器?；跓o線網絡環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究，對于未來人們生活更加智能化有很大的幫助。同時，無線傳感技術作為國際備受關注的前沿熱點領域，致力于提供一種廉價的固定、便攜或者移動設備使用的極低復雜度、成本和功耗的低速率無線通信技術。通過無線傳感器發(fā)送給接收節(jié)點，最后實時的顯示溫、濕度信息。整個監(jiān)測網絡是由基于ZigBee技術的無線溫、溫濕度傳感器節(jié)點和ZigBee無線網關組成。 研究目的及意義本設計以DHT11傳感器為信息采集端，AT89C52單片機作為控制核心，實時監(jiān)測目標環(huán)境內溫度，濕度等工業(yè)參數(shù)，并將實測值通過zigbee發(fā)送至監(jiān)測終端。無線傳感器網絡技術作為信息科學技術領域的前沿性技術，已經引起了學術界和工業(yè)界的廣泛關注。無線傳感器網絡是由大量節(jié)點組成的面向任務的分布式網絡，它綜合了傳感器、嵌入式計算、現(xiàn)代網絡及無線通信、分布式信息處理等多領域技術，通過各類微型傳感器實時采集信息，由嵌入式微處理器對信息進行加工處理，并通過無線通信網絡將信息傳送至遠程用戶。(4)系統(tǒng)實施、運行費用要低，無需鋪設大量電纜，支持臨時性安裝，系統(tǒng)易于擴展和更新。(2)生物群種對于外來因素非常敏感，人類直接進行的生態(tài)環(huán)境監(jiān)控可能反而會破壞環(huán)境的完整性，包括影響生態(tài)環(huán)境中種群的習性和分布等。基于無線傳感器網絡的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)適合于在煤礦、油田安全監(jiān)測，溫室環(huán)境監(jiān)測、環(huán)保部門的大氣監(jiān)測、突發(fā)性環(huán)境事故的預測及分析、特殊污染企業(yè)的監(jiān)測，生物群種的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測以及家庭、辦公室及商場空氣質量監(jiān)測等領域應用。第 33 頁 共 34 頁1 緒 論 研究背景及現(xiàn)狀近年來，隨著無線網絡技術的發(fā)展，各種基于無線網絡傳感器技術的產品層出不窮。在經歷了環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護的“眼睛”、“哨兵”、“基礎”、“重要支柱”的認識過程后，現(xiàn)在明確提出基于無線網絡的環(huán)境監(jiān)測是“一項政府行為”，體現(xiàn)了對環(huán)境監(jiān)測重要性認識的深化。環(huán)境監(jiān)測根據(jù)環(huán)境管理的需要來測定、獲取、解釋、運用數(shù)據(jù)。環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護必不可少的基礎性工作，是環(huán)保部門的立身之本。陜西理工學院畢業(yè)設計基于Zigbee技術的無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設計畢業(yè)論文目錄引 言 11 緒 論 2 研究背景及現(xiàn)狀 2 研究目的及意義 2 開發(fā)工具的選擇 22 硬件系統(tǒng)設計 4 設計原則 4 硬件系統(tǒng)結構 4 數(shù)據(jù)采集模塊 6 串口通信模塊 8 相應供電模塊 93軟件系統(tǒng)設計 11 設計原則 11 軟件系統(tǒng)結構 11 上位機監(jiān)控軟件設計 11 單片機軟件設計 11 zigbee網絡節(jié)點軟件設計 14 串口軟件設計 154 系統(tǒng)測試與實驗結果分析 17 軟件編譯與燒寫 17 軟件測試 17 硬件測試 17 溫濕度傳感器節(jié)點測試結果分析 17致 謝 20參考文獻 21科技外文文獻 22附 錄A：源程序代碼 29附 錄B：系統(tǒng)使用說明 34引 言環(huán)境監(jiān)測的主要目標是通過檢測環(huán)境變量參數(shù)及變化趨勢的數(shù)據(jù)，判斷環(huán)境質量，評價當前主要環(huán)境問題，為環(huán)境管理服務。環(huán)境監(jiān)測是科學管理環(huán)境和環(huán)境執(zhí)法監(jiān)督的基礎。通過環(huán)境監(jiān)測可以搞清楚污染物種類和分布狀況，明確污染途徑，預測污染變化趨勢，預警可能出現(xiàn)的環(huán)境問題。環(huán)境監(jiān)測還可作為環(huán)境執(zhí)法監(jiān)督的技術基礎和技術仲裁，為環(huán)境管理決策、環(huán)境規(guī)劃、實施總量控制、排污收費、環(huán)境指標考核、環(huán)境工程、監(jiān)視污染源排污和評價治理措施及效果驗收服務。環(huán)境監(jiān)測在正確認識環(huán)境質量，解決現(xiàn)存或潛在的環(huán)境問題，改善生活環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，協(xié)調人類和環(huán)境的關系，最終實現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展中起著舉足輕重的作用。同時，由于環(huán)境的不斷惡化，人們對環(huán)境保護和環(huán)境監(jiān)測提出了更高的要求，越來越多的企業(yè)和機構都致力于在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中應用無線傳感器網絡技術的研究。利用無線傳感器網絡實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測的應用領域一般具有以下特點：(1)無人環(huán)境、環(huán)境惡劣或超遠距離情況下信息的采集和傳送，保證系統(tǒng)工業(yè)級品質安全可靠。(3)需要較大范圍的通信覆蓋，網絡中的設備相對比較多，但僅僅用于監(jiān)測或控制。(5)具有數(shù)據(jù)存儲和歸檔能力，能夠使大量的傳感數(shù)據(jù)存儲到后臺或遠程數(shù)據(jù)庫，并能夠進行離線的數(shù)據(jù)挖掘，數(shù)據(jù)分析也是系統(tǒng)實現(xiàn)中非常重要的一個方面。在國防安全、工農業(yè)領域各種控制、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、搶險救災、防恐反恐、危險區(qū)域遠程控制等許多領域都有重要的科研價值和實用價值，具有十分廣闊的應用前景。國外的許多大學和研究機構紛紛投入大量研發(fā)力量從事無線傳感器網絡軟硬件系統(tǒng)的研究工作。系統(tǒng)能對大面積的多點溫度，濕度進行監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機上進行數(shù)據(jù)存儲與分析。無線溫、濕度節(jié)點放置于需要測量的現(xiàn)場，執(zhí)行溫度和濕度數(shù)據(jù)采集、預處理和發(fā)送等工作。本次課題主要是基于zigbee無線環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)，主要是為了解決有線環(huán)境監(jiān)測布線的繁瑣，有線監(jiān)測在