基于ZigBee的溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

.緒論 由于zigebee技術(shù)的存在大大簡(jiǎn)化降低了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的成本，使其無(wú)線通訊設(shè)備有了統(tǒng)一的通訊規(guī)則。在下面我們將介紹zigbee通訊協(xié)議以及系統(tǒng)組成。1.1選題的背景介紹了無(wú)線個(gè)域網(wǎng)智能控制系統(tǒng),它是在目前的智能互聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展的前提下,用戶要求智能化、物聯(lián)網(wǎng)化、輕便化、安全化。為了滿足用戶的實(shí)際需求,設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。通過(guò)使用傳感器來(lái)檢測(cè),單片機(jī)控制、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù),形成智能采集和顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以收集室內(nèi)的溫度和濕度,光照強(qiáng)度,并通過(guò)無(wú)線個(gè)域網(wǎng)發(fā)送到手持終端,手持終端提供參數(shù)顯示、狀態(tài)顯示、報(bào)警、提供交互界面,并可以作為遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān),遙控開(kāi)關(guān)各種燈具、電器、等。該系統(tǒng)采用模塊化程序設(shè)計(jì)技術(shù),使用Z-堆棧協(xié)議棧,高度可擴(kuò)展的,自動(dòng)網(wǎng)絡(luò),智能化程度高。由于本人能力有限制作的并不是很完美，很多地方仍然有很多不足，在這里僅供大家參考，望各位老師見(jiàn)諒。1.2zigbee系統(tǒng)介紹無(wú)線個(gè)域網(wǎng)是一個(gè)低功耗局域網(wǎng)協(xié)議基于IEEE802.15.4網(wǎng)絡(luò)通訊標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)線個(gè)域網(wǎng)zigbee傳輸技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)。其特點(diǎn)是近距離通訊情況下、很低的系統(tǒng)復(fù)雜性、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)率。廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制領(lǐng)域和需要遠(yuǎn)程控制,可以嵌入各種移動(dòng)通訊設(shè)備。簡(jiǎn)而言之,無(wú)線個(gè)域網(wǎng)zigbee通訊是一種高性價(jià)比、低功耗的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)近距離。無(wú)線個(gè)域網(wǎng)協(xié)議從下到上分別為物理層和媒體訪問(wèn)控制(MAC)層,傳輸層(TL),網(wǎng)絡(luò)(NWK)層、應(yīng)用程序?qū)?APL)等。包括物理層和媒體訪問(wèn)控制層內(nèi)部遵循IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則提供服務(wù)。1.3zigbeeZstack協(xié)議棧介紹簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)由于ZigBee技術(shù)被大量使用，為了方便各位開(kāi)發(fā)人員和使用人員進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并且為了各個(gè)zigbee設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化，因此Zigbee聯(lián)盟擴(kuò)展了一些系統(tǒng)框架，對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和API進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化提供標(biāo)準(zhǔn)化編程接入接口。通過(guò)調(diào)用API可以快速簡(jiǎn)單方便的開(kāi)發(fā)出，符合規(guī)范的zigbee軟件和系統(tǒng)。就是由于z-stack協(xié)議棧的存在，是的zigbee設(shè)備的通用性大大提升。2基于Zigbee的信息采集由于前面都是說(shuō)的數(shù)據(jù)的傳輸現(xiàn)在我們說(shuō)一下數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的采集主要由各種傳感器完成，不同傳感器承擔(dān)不同的信息采集以及轉(zhuǎn)化任務(wù)，下面我們對(duì)各個(gè)傳感器模塊進(jìn)行逐一分析。2.1溫濕度采集DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一種溫濕度復(fù)合傳感器且采用數(shù)字輸出的方式，具有很高的可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。DHT11包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC特性的測(cè)溫元件，內(nèi)含一片高性能8位單片機(jī)相連接。因此DHT11具有超快的響應(yīng)速度、以及強(qiáng)大的抗干擾能力、同時(shí)又具有很高性價(jià)比。單線串行接口，可以與MCU串口直接連接數(shù)據(jù)讀取方便，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)單快捷。同時(shí)具有極低的功耗，較小的封裝體積，4圖2.1MCU與DHT11連接圖針單排引腳封裝，連接方便。故被市場(chǎng)廣泛使用2.2光照強(qiáng)度度采集圖2.2光敏電阻外形以及電路符號(hào)光敏電阻是光測(cè)量和控制是一種和光電轉(zhuǎn)換(光強(qiáng)度的變化可以轉(zhuǎn)換為電壓變化)。常用的光敏電阻對(duì)硫化鎘光敏電阻。光敏電阻器(即光譜特性)、光對(duì)人眼對(duì)可見(jiàn)光敏感(0.4~0.76)微米刺激變化非常接近,也就是說(shuō)只要人類的眼睛可以感覺(jué)到光,并將導(dǎo)致其電阻變化。在設(shè)計(jì)電路時(shí),如白熾燈泡或LED光源控制,可以使設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化。2.3繼電器狀態(tài)采集 本系統(tǒng)Zigbee直接采集MCU電平狀態(tài)進(jìn)而得知繼電器閉合狀態(tài)，進(jìn)而知道繼電器下所帶設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。3Zigbee與單片機(jī)的信號(hào)傳輸Zigbee與單片機(jī)的信號(hào)傳輸，在此次設(shè)計(jì)中直接采用UART傳輸，先前考慮過(guò)使用RS232,但是會(huì)增大設(shè)備體積，故并沒(méi)有采用。3.1UART串口通訊介紹由于單片機(jī)內(nèi)部采用并行數(shù)據(jù)，不能直接把數(shù)據(jù)發(fā)到外部串行設(shè)備，由于這一必須經(jīng)過(guò)UART整理和打包才能進(jìn)行不同設(shè)備之間的異步傳輸，其過(guò)程為：MCU先把準(zhǔn)備寫(xiě)入串行設(shè)備的數(shù)據(jù)放到UART的寄存器中，再通過(guò)FIFO控制器（FirstInputFirstOutput，先入先出隊(duì)列）傳送到串行接收設(shè)備，如果沒(méi)有FIFO，信息將變得雜亂無(wú)章，使信息傳輸失敗。[2]4單片機(jī)顯示方案 本設(shè)計(jì)開(kāi)始使用的為數(shù)碼管顯示，但是因?yàn)轱@示參數(shù)實(shí)在太多后換用1602圖形液晶，但是1602并不能顯示漢字，而且顯示容量依然不能滿足要求，在綜合了各個(gè)利弊之后最終采用12864圖形液晶。該液晶帶有字庫(kù)能很方便的提供中文顯示界面。而且顯示容量較1602有進(jìn)一步的提升。4.12864介紹12864點(diǎn)陣型LCD簡(jiǎn)介12864是一種圖形點(diǎn)陣液晶顯示器,該液晶屏可采用并行數(shù)據(jù)傳輸和串行數(shù)據(jù)傳輸兩種方式?？梢赃M(jìn)行圖形顯示，同時(shí)也可以顯示8×4個(gè)(16×16點(diǎn)陣)漢字。一般自帶字庫(kù)使用方便。圖4.1MCU與12864連接圖圖4.2顯示程序方框圖5總結(jié)經(jīng)過(guò)將近2個(gè)月的努力以及堅(jiān)持，同時(shí)感謝老師的耐心指導(dǎo)，經(jīng)過(guò)了從項(xiàng)目設(shè)計(jì)、論證可行性、修改到編程燒錄、調(diào)試，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完滿結(jié)束。使我不論是理論基礎(chǔ)知識(shí)還是在實(shí)際的操作能力都有了較大的提高。論文完成會(huì)我由衷的感到高興，在制作期間也懂得了一分耕耘一分收獲的道理。智能化物聯(lián)網(wǎng)一定是以后的大趨勢(shì)，在這次項(xiàng)目設(shè)計(jì)使我明白了系統(tǒng)的原理和對(duì)應(yīng)于現(xiàn)在電子產(chǎn)品有了進(jìn)一步的熟悉。鍛煉了我的編程能力，和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力。這為我以后即將從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。是我人生中寶貴的財(cái)富。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，將我所學(xué)過(guò)的課程聯(lián)系到一起，使我對(duì)所學(xué)課程有了更深的體會(huì)，對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)一步鞏固，對(duì)應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)有了更深刻的認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)中所運(yùn)用到的理論，使我對(duì)它們的使用更加熟練，而且發(fā)現(xiàn)其中強(qiáng)大的功能，從中又學(xué)到了很多知識(shí)。最后，由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中存在不足，錯(cuò)誤之處，請(qǐng)各位老師多多批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)[1]郭天祥，單片機(jī)C語(yǔ)言教程；[2]來(lái)清民.傳感器與單片機(jī)接口及實(shí)例.；[3]王芳，馬幼軍，智能化住宅防盜防火報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì).傳感器技術(shù)，2002；[4]李冰，姜波.汪濱琦.BISS0001在熱釋電紅外開(kāi)關(guān)上的應(yīng)用.應(yīng)用科技2001；[5]尹長(zhǎng)松.光散射在煙塵探測(cè)中的應(yīng)用.光散射學(xué)報(bào)，1996；[6]趙海蘭.智能溫度傳感器DS18B20.電子世界，2003；[7]李全利.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M].2版.北京:高等教育出版社.2005；[8]鄭定明.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù).北京:人民郵電出版社1