基于ZigBee无线的温湿度测量设计与实现.docx
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基于ZigBee无线的温湿度测量设计与实现
计算机科学与技术学院
《ＺigBｅｅ无线网络原理》课程设计报告
设计题目：
基于ZigBeｅ的温湿度测量的设计
设计人员：
学号：
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学号:
学号:
学号：
指导教师:
年 月
目录2
摘要I
ＡBSTRＡCTﻩII
１．设计目标ﻩ1
２.设计内容1
3. 设计方案3
4.实验所需器材ﻩ3
７.实验小组成员分工ﻩ9
8.实验总结10
9.小组成员评分11
ＺigBee温湿度测量
摘要
随着物联网的兴起，ＺigＢee技术以其独有的优势正在为我们提供更多优质便捷的技术成果。
本课题研究的是基于ZｉgＢeｅ技术,设计和实现了一种对室内温湿度测量的解决方案。
设计以电脑控制端、ZigＢee技术、温湿度驱动模块等硬件模块组成的温湿度测量系统。
实现室内的温度和湿度进行动态采集等实时控制功能。
为远距离采集温湿度提供了一种新思路,同时可以为将来智能家居的温湿度测量设计提供一定的参考意义。
【关键词】ＺigBｅｅ核心板 温湿度模块传感器无线控制
ﻬ
AＢSＴRACT
Ｗiththerｉsｅ ofｔheInterneｔofthiｎgｓ， ZｉgBeeteｃhnology with ｉtsuniｑue ａｄvantageiｓtoｐrｏvｉdeｍoreｑｕalｉtｙａnｄcｏｎvenｉentfor ouｒteｃhnｏlｏgｉcalachievｅmentｓ.This ｒeseａrｃhisbａsedontheZigBｅeteｃhnolｏｇy,adesign andｉｍplｅｍentationoftheindoorteｍperａtureaｎｄｈumiditymeasｕrｅmeｎtsoluｔions. Thｅdesｉgnofｃｏntｒoｌ tｅrｍiｎal,witｈｃomｐuｔer tecｈnology,ZigBeｅtemperaturｅandhumｉｄity meａsuring sysｔｅmoｆtｅmperatｕｒeandhｕmｉdity drｉvingmodule．Ｔo realiｚedynamicaｃquisｉtionｒｅａl－ｔimｅcontｒoｌ ｆuｎctｉonoftheｉnｄｏｏr temperaｔureandhuｍidiｔy.Proviｄesａnｅwｉdea forrｅmote acｑuiｓiｔioｎｏfteｍｐeratureａnｄhumidity,ａnｄcａnpｒovｉdesoｍe refeｒｅncesfｏrｔhｅｆuｔuｒedesｉgｎoftheintelligｅnｔｔｅmｐｅraｔureandｈumiditymｅasurementHome Furｎiｓhｉng．
[keyworｄs]ZｉｇＢeeTeｍpｅrature andｈumiditysensorｍoｄｕｌeWirelessconｔrｏl
1.设计目标
本次设计要求实现一个PC端可以检测并展示温湿度即时的变化。
PC端控制软件可以用JAＶＡ语言,对JAVA串口控件要熟悉的掌握。
同时要求学生对CC2５３０芯片编程和zigbee协议栈有相当程度的理解以及熟练的应用,熟悉ZigBee串口以及中断的使用,会基本的Ｃ语言熟练掌握IARFOR８051软件的使用与程序下载。
2.设计内容
1.实现对室内温湿度参数的实时采集，测量空间的温度和湿度,由ＺigBeｅ核心板对采集的温湿度值进行循环检测、数据处理、显示，实现温湿度的智能检测。
2.实现超越数据的及时报警,并启动控制系统。
3.现场检测设备应具有较高的灵敏度、可靠性、抗干扰能力。
4.要求达到的技术指标:
测温范围:
0。
C-60。
Ｃ
测温精度:
+0.5。
C
测湿范围:
0-１00％RH
测湿精度:
＋2．５%RＨ
图2．1系统组成框图
3.设计方案
1）了解温湿度传感器工作原理,根据原理画好ＰＣB原理图。
2）根据ＰＣＢ原理图自制PＣB板电路,将液晶屏，温湿度传感器,ＺigBee开发板等相关元件设备进行集成。
3）测试PCＢ电路,检查相关电路能否正常工作，以及ZigＢｅe核心板的能否正常调试。
4）在完成电路调试后,用下载器下载调试程序成功完成程序对相关元件的驱动
5）实验完成后做好相应的实验总结。
4.实验所需器材
此处用ＣC253０芯片用作接收信息和控制芯片，实现无线遥控，单跳控制距离可以达到１0０米以上，L２９８Ｎ驱动模块（驱动电机）
（1）温湿度传感器，
（2）电脑和ZｉgBee核心板和JLINK下载模块及其相关的驱动
（3）杜邦线若干,电池若干（最好是可以充电的）
5.实验软件设计
5.1基于JAVＡ语言上位机控制程序:
核心代码:
ｐubｌｉcvoiｄ iniｔChuanＫou（Stｒing portName）{
ﻩﻩsｅlecｔPｏrt（poｒｔＮame）;
ﻩtrｙ{
ｓerｉalPort ＝（SeｒiａlＰorｔ）ｐortIｄ．opｅn（＂MyChuaｎＫou", 20０0）;
ﻩ}caｔch（PortInＵseExｃeptione）｛
ﻩﻩｅ．printStacｋTrａｃe（）;
ﻩ}
ﻩﻩtry {
ﻩinｐuｔSｔrｅaｍ= serialPoｒt.geｔInｐｕtSｔｒeam（）;
ﻩoutｐuｔＳtrｅam=ｓｅrｉａｌPort.getOutputStrｅam（）;
ﻩ}caｔch（IOEｘceptione）{
ﻩe.ｐrintStacｋTraｃe（）;
ﻩ｝
ﻩ}
/／ 识别端口
ﻩｂooｌeanseleｃtPorｔ（StriｎgｐortName）{
ﻩportＬist=CommＰortIdｅntifｉｅr.gｅｔＰortIdentifiers（）；
ﻩﻩwhilｅ（pｏｒtList.hasＭoreＥlementｓ（）） {
ﻩﻩﻩpｏrtId＝ （ＣommＰortIdｅntｉｆｉer）portList.nexｔElｅmenｔ（）;
ﻩﻩｉf（portId.geｔPoｒｔTｙpｅ（）＝=CommＰｏrtIｄenｔifｉｅr．ＰORＴ＿SERIＡL）{
ﻩif（ｐｏrtId.gｅｔNaｍe（）．eqｕals（portName））{
ﻩﻩﻩﻩreｔｕrntrue；
ﻩﻩ｝
}
ﻩ}
Ｓystem.ouｔ．ｐｒｉntlｎ（"识别不了"+ｐｏrｔName＋＂ 请重新选择ＣOM口"）；
rｅturｎfaｌｓe;
}
publｉcｂoｏleａnｓeｔPａｒaｍ（） ｛
ﻩtry{
ﻩﻩseriａｌＰｏｒt.setSｅrialＰortParams（１1５2００，ＳｅrｉａlPｏrt.ＤAＴABIＴS＿8,
ﻩﻩSeｒiaｌＰorｔ．STOPBITS＿1, SeｒialPorｔ.PARIＴY＿NONE）；
ﻩﻩreturntｒue;
ﻩﻩ}ｃatch （UnsｕppoｒtｅdCoｍmOｐｅrａｔｉｏnExｃeptｉon e） {
ﻩﻩe.prｉntStackTraｃe（）；
ﻩ｝
ｒeturnfalse;
}
ｐublｉc voidreceｉｖeDaｔa（）ｔhrｏws ＩOEｘｃｅpｔｉon{
Listlist=nｅw ArrayLｉsｔ（）;
Ｓtringbuf=nｕll;
bｏｏleanｓu=falｓｅ;
ﻩﻩinti=０;
ﻩﻩｗｈile（（ｉ=ｉnputStreaｍ.reａd（））>0）｛
ﻩﻩ Ｓｙstem.out.ｐriｎt（（cｈar）i+＂"）;
ﻩﻩ ｃharb=（chａｒ）i;
ﻩﻩ liｓt.add（b）；
ﻩ if（liｓt.sizｅ（）>8）
ﻩ su=true;
ﻩﻩ}
ﻩｉf（ｓｕ==ｔｒue）{
ﻩﻩSystem.ｏｕt.printlｎ（ｌist）；
ﻩﻩﻩＳyｓｔem.ｏut.ｐrinｔln（liｓt.sｉze（））;
ﻩﻩﻩﻩｃharweｎ= （cｈar）list.get（２）;
ﻩcharｄu＝（ｃｈar）liｓt.geｔ（3）;
ﻩＳysｔem.ouｔ.prｉntln（wｅn）;
ﻩＳystｅm.ouｔ．pｒinｔln（ｄu）；
ﻩﻩﻩStringｗeｎdｕ＝"＂+weｎ+ｄu;
ﻩﻩﻩwen＿ｄu=wendｕ；
ﻩﻩchar sｈｉ=（char）liｓｔ．get（５）;
ﻩﻩchaｒdu_1=（ｃｈar）ｌist．ｇet（6）;
ﻩﻩﻩﻩSｔｒingｓhidu=＂"+shi+dｕ_1；
ﻩﻩshi＿du=shiｄu;
ﻩﻩSｙｓtem.ouｔ.prｉnｔln（"温度显示为:
"+ｗｅｎdu）;
ﻩﻩﻩＳｙstｅm.ouｔ．prｉnｔｌn（"湿度显示为:
"+shidu）；
ﻩﻩﻩsｕ=falsｅ；
ﻩﻩ}
}
上位机界面代码：
pacｋagecom．ｗaｎg；
iｍｐoｒtjａvaｘ.sｗing.JFramｅ；
ｉmportjavaｘ.swｉng．JLabel;
impoｒｔjava.awt．Font;
impｏrtjａva.awｔ．Coｌoｒ;
ｉmpoｒｔjavａx.ｓwing.ＪTｅxtＦｉｅｌd;
import javaｘ.swｉng.JButｔon;
impｏｒｔjava.awｔ.evｅnt.ＭoｕseAdａptｅｒ；
iｍpoｒtjａvａ.aｗt.evｅnt.MouｓeＥvent;
imｐoｒtjａvax.swinｇ．ImａgeIｃon;
ｐublic claｓsＪieMian extｅndｓＪFrame{
ﻩprivaｔｅJTｅxｔFｉeld texｔFieｌｄ;
pｒｉｖateJTeｘtFieldｔextＦｉelｄ_1;
ﻩpubｌicJieＭian（） {
getＣontentＰane（）．ｓｅｔFｏnt（newFont（"宋体",Ｆont.PLＡIN,16））;
ﻩｇｅtCｏntentＰane（）.setBａcｋgｒound（ｎｅwColor（２05，133,63））;
ｇetCｏntenｔPane（）.ｓeｔLaｙoｕｔ（nuｌl）;
ﻩﻩ
ﻩJLａbellａbel= nｅw JLａbel（＂\u7269\u80５4＼u７Ｆ5１\u6E29\u６E7F\u5EA6\ｕ91Ｃ7\ｕ９6C６\u7CＦB\ｕ7EＤＦ"）;
ﻩｌabｅl.setForeｇround（newColor（0，2５５，25５））；
ﻩlabel.setＦｏnt（newFoｎｔ（"华文行楷＂,Font.PLAＩN,26））;
ﻩｌabel．setBｏunｄs（７8, ２1,269,48）；
gｅtContenｔPane（）.adｄ（labｅl）;
ﻩﻩ
JＬaｂeｌｌabｅｌ＿１＝neｗJLabｅｌ（"＼u6D4Ｂ\u91ＣF\u６E29\u5EＡ6＼ｕFF1A＂）;
ﻩﻩｌaｂeｌ_１.sｅtFoｎt（nｅwFｏnt（"宋体"，Font.ＰＬAIN,１５））；
ﻩﻩｌabel_1．seｔBoundｓ（1６8,８3，8６，3１）；
ﻩﻩｇｅtＣontenｔPanｅ（）.ａdd（ｌabel_１）;
ﻩﻩ
ﻩｔextFielｄ＝new JTexｔFielｄ（）;
ﻩｔextＦieｌd.sｅtBoｕnds（291,８8,66, ２１）;
ﻩﻩｇeｔＣｏｎｔenｔＰane（）.add（texｔFｉeld）；
texｔFieｌｄ.ｓeｔCｏlumｎs（10）;
ﻩ
JLabel ｌbｌl=nｅwJLabel（"\u6D4B＼u9１ＣF\u6Ｅ7F＼u5ＥＡ6\uＦF1A＂）;
lbｌl.setFont（new Ｆont（"宋体",Foｎｔ．PLAIN,１５））;
ﻩlｂｌl．seｔＢounｄs（１68,１24, 75, ２6）;
ﻩﻩgetConteｎtPａne（）.add（lblｌ）;
textＦield_1 =new JＴextFieｌd（）;
ﻩﻩteｘtField_1.setＢｏuｎdｓ（2９1, 127， 66, 2１）；
ﻩgetConteｎtPane（）.add（tｅxtFiｅlｄ_１）;
tｅxtField_1.setColumｎs（10）;
ﻩ
JLabel lblNewLabｅl＝neｗJLabｅl（＂\u5C0F\ｕ7ＥＣ4\u6210\ｕ545８＼ｕＦF1Ａ＼u79Ｂ9\u542F\u６８0７\u４F59\u74２A＂）;
ｌｂlNewＬａbｅl．setForegrｏｕnd（Colｏｒ．CＹAN）；
ﻩlｂｌNewLａbeｌ.setBounds（19２,1６8, ２6２, ３１）;
ﻩﻩgetCｏnteｎtPane（）.ａdd（lblNewLabｅl）;
ﻩ
JLａｂｅllblNｅwＬaｂeｌ＿1=new JＬａbel（"\u６C6A\u5４8Ｃ\u5１43\u5F2０＼u7FFC\u8Ｄ39＼u51CC＼u４E91＂）;
ﻩﻩlｂlNewLaｂel＿１.setＦoｒｅｇround（Coloｒ.ＣYAＮ）;
ﻩﻩlbｌＮeｗＬabel_1.setＢouｎds（2５0,203，136, ２1）；
ﻩﻩgetContentPanｅ（）.add（ｌblNewLabｅｌ_1）;
ﻩﻩ
ﻩﻩJLabellbｌNｅwLaｂｅl_2＝ｎewＪLabel（＂Ｎｅwlabｅｌ"）;
lblNewLaｂeｌ_2.sｅtIcｏn（ｎｅｗIｍａｇeIcon（"C:
\\Ｕserｓ＼＼Wａng\\Dｅsｋtoｐ\\２.pｎg＂））;
ﻩlbｌNewLabeｌ_2.ｓetBｏｕnds（70,79，６6,72）;
ﻩﻩgｅtＣontentＰane（）.ａdd（lblＮewLabeｌ_2）；
ﻩ
ｔhis.sｅtVｉsｉｂle（tｒue）;
tｈiｓ.setLoｃationRelａtiveＴo（null）;
ﻩｔhis.sｅtDeｆaulｔCloｓeOｐｅｒaｔiｏn（JＦramｅ．EＸＩT_ON_CLOSE）；
ﻩthｉs.seｔＳｉze（４8０, ３００）;
ﻩ｝
ﻩpuｂlｉcvoidgetWuDｕ（Sｔringwen，Stｒingshi）{
ｔexｔＦiｅｌｄ.setTｅxｔ（wen）;
ｔｅxtField_1.sｅtText（sｈi）；
ﻩ}
}
5.2ZｉgBee核心板下位机核心部分
说明:
登记串口任务号，以及IO口和串口设备初始化
说明：
从电脑获取串口命令函数
voｉd ＳaｍpleＡpp_SenｄPeriodicMessaｇｅ（ void ）
{
uiｎt8 Ｔ_Ｈ[8］;/／温湿度
T＿H[0]=＇9';
Ｔ_H[１]=' ';
Ｔ_H［2]=wｅndｕ_shi＋48;
Ｔ＿H[3]=wendu＿ｇｅ％10+48;
T＿H[4］＝'';
T_Ｈ［5]＝sｈｉdu_shi＋４8;
T_Ｈ[６]=shidu_ge％10＋4８;
T_H[７]=＇＇；
if（ＡＦ_DatａReｑｕest（＆SampｌeApp_Periodｉc_DsｔAddr,
&SａｍplｅＡpp_epＤesc,
SAMPLEAPP_WAＮＧHEYUAN＿ＩＤ，
8,
T_Ｈ，
&SampleAｐｐ_TｒansIＤ,
AF＿DISCV_ＲOＵTE，
AF_ＤEＦAULT_RADIUＳ）=＝afStatuｓ_SUCCESS）
{
}
ｅlse
{
// Eｒrｏｒoｃｃurｒedinrequestto send.
}
}
说明:
将串口命令发送至车载ZigBee节点函数
6.品实物图展示
图6.1 温湿度模块的静态展示
ﻩ
图６.３ 温湿度测量的电脑控制端界面
图6．4ＰCB原理图
图6.４ PCB原理图
7.实验小组成员分工
姓名
课程设计中承担的任务
负责画PＣＢ电路图，编写调试程序，组织小组成员分工合作
上位机控制端的美工
制作电路板，并打好电路板上的元器件焊接洞孔
根据原理图焊接实物元器件，并测试电路是否正常工作
查找相关资料文献,总结完成实践报告
8.实验总结
硬件搭接和软件烧录完毕之后,在实验室进行了调试,调试成功。
通过测试，采集的数据表明本文所研究的温室监控系统中Ｚigbee传感网络的设计方案是可行的,所设计的传感节点的功能也顺利实现。
在本次设计研究和撰写论文的过程中，我们查阅了许多文献资料，从中学到了很多有关系统开发和程序调试方面等的知识。
在软件开发过程中掌握了一些技术难题的解决方法和技巧,巩固和加深了所学知识的理解，能够把所学的知识与实践相结合,培养了认真严谨的学习态度，为以后开发软件积累了大量的经验，提高了分析问题和解决问题的能力。
但是由于认识上的片面和不足,各方面的条件影响也很多，本设计还有待进一步的完善和优化，这些我们会在以后的学习中要注重积累。
另外在这次课程实践中,我们小组成员分工明确，团结合作,每个人尽力做了自己力所能及的工作,最后能成功完成这次实验离不开我们每一个小组成员的努力。
更重要的是,通过这次的课程实践，我们对ＺｉgBee无线网络技术有了更实际上的认识,把书本上的知识运用到了实际中。
总之,这次的课程实践让我们每一个人都受益匪浅
9.ﻬ小组成员评分
学号
姓名
评 分
签字
指导老师签字：
年 月 日
参考文献
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