首页 > 分享 > 基于ZigBee技术智能温室光照系统控制.doc

基于ZigBee技术智能温室光照系统控制.doc

花匠小妙招
2024-11-25 03:09

基于ZigBee技术智能温室光照系统控制

基于ZigBee技术智能温室光照系统控制　　【摘要】随着农业现代化的迅速发展，农业现走向节能、高效、精细与环保，对环境的要求也越来越苛刻。光照系统控制在花卉植物与节能家居中得到广泛的应用。本文简单介绍ZigBee技术在智能温室光照系统中的应用，通过构建ZigBee星型网络对温室内光照强度的采集，并且与设定的阀值进行比较，然后通过脉冲宽度调节PWM的占空比来调节红光LED灯的光照强度，从而使温室内达到适宜的光照强度，提高农作物光合作用，进而使农作物的增产。　　【关键词】ZigBee技术；智能温室；光照系统调控　　1.ZigBee技术简介　　ZigBee 是一种距离短、功耗低、速率低、成本低、复杂度低的新兴无线网络技术，是基于IEEE802.15.4的无线网络传输协议的，它添加了逻辑网络、网络安全和应用层。它的无线的传输带宽范围可以在20KB/S到250KB/s，适合于子节点中传感器数据采集与控制，还有数据的传输，并且可以组建大规模的网络，网络节点容量最大可以达到65535个，其优势尽显无疑。　　ZigBee主要有三种设备类型：协调器（Coordinator）、路由器（Router）与终端设备（End-Device）。协调器（Coordinator）的主要任务是建立网络、设置网络基本参数、管理无线传感器网络中的其它节点与存储其它节点的网络信息，也可与计算机直接连接，然后将采集到的数据通过串口传输给计算机。总之，它就是负责启动网络、分配网络地址、管理网络等，在整个Zigbee网络中有且只能存在一个协调器。路由器（Router）的主要功能是路由的发现、数据的转发及网络的扩展等。它接收网络中其它子节点转发过来的数据信息，按照路由表中的路径或从新找条路径进行数据的转发。终端设备（End-Device）由终端节点和一些传感器组成，如光照度传感器、温度传感器、普敏气体烟雾传感器等。一个无线传感器网络中可以存在多个终端节点，主要功能是采集环境中的各种信息，然后通过路由器传递给协调器，最后在计算机终端显示出来。终端节点既可是半功能设备，也可是全功能设备。　　ZigBee网络层主要支持星型拓扑结构、树型拓扑结构和网状型拓扑结构。其中，星型结构结构简单、易实现，但是中心节点易发热。树型结构链接容易，维护简单方便，但时可靠性偏低。网状型拓扑结构的可靠性高、易扩展，但是结构复杂、实现的难度系数大。　　2.整体结构的设计　　2.1网络协调器结构　　智能温室的调光系统结构主要由主机监控、远程监控机ZigBee协调器、ZigBee传感器节点、红光LED灯及光照传感器等组成。　　该系统硬件核心是CC2530。CC2530是一个真正应用于IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的片上系统（SoC）COMS解决方案，可以满足2.4GHz ISM的波段，其中，网络协调器（Coordinator）与终端设备（End-Device）的主要硬件都是CC2530芯片，它在建立强大的网络节点所需的材料成本不高。CC2530集成了RF收发器、提供无线设备与MCU之间的一个接口，使得它既可以发出命令、读取状态，也可以自动操作和确定无线设备的顺序。CC2530还增强标准的8051MCU，在系统中可编程Flash存储器，有四种不同Flash版本：CC2530F32、CC2530F64、CC2530F125、CC2530F256，分别具有32KB、64KB、128KB、256KBFlash存储器。CC2530的运行模式有多种，适用于低功耗的系统，并且在不同模式间的转换所需的时间极短，从而保证功率的消耗低。　　2.2光照强度数据采集与调制　　在装有光敏传感器的ZigBee终端节点成功加入网络中后，能够周期性地将光照检测获得的电压信号传递给CC2530芯片的A/D转换接口，然后经过编程与下载，通过调节脉冲宽度PWM波的占空比来调节红光LED的驱动芯片TPS61040控制端EN的控制信号，使所需要的光照强度的电流值稳定在所需要光照强度，再与事先设定好的阀值进行大小比较。当光照强度小于设定区域的阀值时，可以通过增大PWM的占空比来调节红光LED驱动芯片TPS61040的电流值来调控红光LED灯的亮度；当光照强度在设定的阀值区域内时，不需要调节PWM；当光照强度大于设定的阀值时，需要通过减小PWM的占空比使得红光LED灯亮度降低，从而减小光照强度，使其逐渐回到光照适宜区域。同时，Zigbee终端采集到的光照强度通过网络协调器将数据传递给主机监控显示。　　2.3含光敏强度传感器终端节点硬件　　CC2530的芯片与光敏传感器的连线图略。其P0.0端口是光敏传感器AD的输入端，当光敏传感器采集到数据后，其转化成电压的形式输出，光