基于zigbee的空氣質(zhì)量檢測(cè)

1、<p>　　計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院</p><p>　　《ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理》課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p><b>　　2016年11 月</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄II</b></p>&l

2、t;p><b>　　摘 要III</b></p><p>　　ABSTRACTIV</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)目標(biāo)4</b></p><p><b>　　2設(shè)計(jì)內(nèi)容4</b></p><p><b>　　3系統(tǒng)框圖4</b><

3、;/p><p><b>　　4實(shí)驗(yàn)所需器材5</b></p><p>　　5實(shí)驗(yàn)各個(gè)模塊的相關(guān)電路設(shè)計(jì)6</p><p>　　5.1 空氣質(zhì)量傳感器的相關(guān)參數(shù)7</p><p>　　5.2 空氣質(zhì)量傳感器原理圖8</p><p>　　5.3協(xié)調(diào)器原理圖9</p><p&

4、gt;　　5.4 Zigbee核心板介紹9</p><p>　　6實(shí)驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)10</p><p>　　6.1 裸機(jī)程序13</p><p>　　6.2 Zigbee協(xié)議棧部分程序14</p><p>　　7作品實(shí)物圖展示14</p><p>　　8實(shí)驗(yàn)小組成員分工17</p><p&

5、gt;<b>　　9實(shí)驗(yàn)總結(jié)18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p>　　10.小組成員評(píng)分19</p><p>　　ZigBee空氣質(zhì)量檢測(cè) </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　

6、　隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，ZigBee技術(shù)以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)正在為我們提供更多優(yōu)質(zhì)便捷的技術(shù)成果。本課題研究的是基于ZigBee技術(shù)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)使用空氣質(zhì)量傳感器來(lái)檢測(cè)空氣中質(zhì)量。設(shè)計(jì)以電腦控制端、ZigBee技術(shù)、空氣質(zhì)量傳感器模塊等硬件模塊組成的檢測(cè)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)當(dāng)有空氣質(zhì)量傳感器監(jiān)測(cè)到空氣中不同污染程度時(shí)，指示燈亮并且上位機(jī)有提示的功能。使得人們更方便快捷的對(duì)空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】ZigBee

7、核心板 空氣質(zhì)量傳感器 空氣污染</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With the rise of the Internet of things, ZigBee technology with its unique advantage is to provide us with more high quality conv

8、enient technological achievements. This topic research is based on ZigBee technology.Design and implementation using air quality sensor to detect the air quality.Design with computer control end.ZigBee technology, air qu

9、ality sensor module of hardware module testing system.When there is air quality sensor monitoring to different degree of pollution in the air, indicato</p><p>　　convenient and quick for air quality monitorin

10、g.</p><p>　　[key words] ZigBee Air quality sensor The air pollution</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)目標(biāo)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)一個(gè)PC端可以接收到下位機(jī)傳來(lái)的數(shù)據(jù)并判斷周?chē)欠裼袡z測(cè)空氣中的功能。PC端控制軟件可以用VB語(yǔ)言，對(duì)VB串口控件

11、要熟悉的掌握。同時(shí)要求學(xué)生對(duì)CC2530芯片編程和zigbee協(xié)議棧有相當(dāng)程度的理解以及熟練的應(yīng)用，熟悉ZigBee串口以及中斷的使用，會(huì)基本的C語(yǔ)言熟練掌握IAR FOR 8051軟件的使用與程序下載以及手機(jī)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。</p><p><b>　　2設(shè)計(jì)內(nèi)容</b></p><p>　　TMP-300E氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫

12、(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在污染氣體時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中污氣體濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。</p><p>　?。?）TPM-300E氣體傳感器對(duì)氨氣、氫氣、酒精、一氧化碳、甲烷、等有機(jī)揮發(fā)氣體、香煙、木材、紙張燃燒煙霧、油煙等有害氣體的監(jiān)測(cè)也很理想。這種傳感器可檢測(cè)多種有害氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器</p><

13、;p><b>　　3系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　圖3.1系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　圖3.2程序運(yùn)行框圖 </p><p><b>　　4實(shí)驗(yàn)所需器材</b></p><p>　　此處用CC2530芯片用作接收信息和控制芯片，實(shí)現(xiàn)無(wú)線遙控，單跳控制距離可以達(dá)到100米以上。&l

14、t;/p><p>　?。?）Zigbee核心板，2塊；  （2）仿真器，1套；（3）OLED顯示器，1塊。（4）3.7V電池盒，1個(gè)（5）鋰電池，1節(jié)（6）下載線，1根（7）鋰電池 專(zhuān)用充電器，1個(gè)（8）底板，1塊（9）micro usb線，1根（10）空氣質(zhì)量傳感器，一個(gè)</p><p>　　5實(shí)驗(yàn)各個(gè)模塊的相關(guān)電路設(shè)計(jì)</p&

15、gt;<p>　　5.1 空氣質(zhì)量傳感器的相關(guān)參數(shù)</p><p>　　（1）長(zhǎng)尺寸：長(zhǎng)28.3mm X寬20mm X高10mm（2）主要芯片：TPM-300E、TP-401T空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)傳感器（3）工作電壓：直流5伏（4）特點(diǎn)：</p><p>　　1、具有信號(hào)輸出指示。</p><p>　　2、數(shù)字信號(hào)輸出，應(yīng)用簡(jiǎn)單。 </p>

16、<p>　　3、零點(diǎn)標(biāo)定，高一致性。</p><p>　　4、可根據(jù)用戶要求定制模塊，及調(diào)整靈敏度等。 </p><p>　　5、高靈敏度、長(zhǎng)壽命、低功耗。</p><p><b>　?。?）應(yīng)用場(chǎng)合：</b></p><p>　　空氣凈化器、空氣清新機(jī)。</p><p>　　負(fù)離子

17、光纖花及車(chē)載凈化器。</p><p>　　新車(chē)換氣系統(tǒng)及自動(dòng)換氣扇。</p><p>　　空調(diào)自動(dòng)換氣及集成吊頂控制器。</p><p><b>　　廚衛(wèi)新風(fēng)換氣器等</b></p><p><b>　　（6）圖片展示：</b></p><p>　　圖5.1空氣質(zhì)量傳感器實(shí)物

18、圖</p><p>　　5.2 空氣質(zhì)量傳感器原理圖</p><p>　　圖5.2 空氣質(zhì)量傳感器原理圖</p><p><b>　　5.3協(xié)調(diào)器原理圖</b></p><p>　　圖5.3 　協(xié)調(diào)器原理圖</p><p>　　圖5.4協(xié)調(diào)器PCB原理圖</p><p>

19、　　5.4 Zigbee核心板介紹</p><p>　　CC2530是TI 公司推出的最新一代ZigBee標(biāo)準(zhǔn)芯片，適用于2.4GHz、IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE應(yīng)用。CC2530包括了極好性能的一流RF收發(fā)器，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)性8051 MCU，系統(tǒng)中可編程的閃存，8KB RAM以及許多其它功能強(qiáng)大的特性，可廣泛應(yīng)用在2.4-GHzIEEE 802.15.4系統(tǒng)，RF4CE遙控制

20、系統(tǒng)，ZigBee系統(tǒng)，家庭/建筑物自動(dòng)化，照明系統(tǒng)，工業(yè)控制和監(jiān)視，低功耗無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，消費(fèi)類(lèi)電子和衛(wèi)生保健。</p><p>　　CC2530改進(jìn)了CC2430 RF性能，多達(dá)32/64/128/256KB閃存以支持更多、更廣泛應(yīng)用，強(qiáng)大地址識(shí)別和數(shù)據(jù)包處理引擎， 能夠很好的匹配RF前端，封裝更小，IR一代電路以及支持ZigBee 2007/PRO 和ZigBee RF4CE。</p>

21、<p>　　CC2530模塊性能和參數(shù)如下：</p><p>　　ZigBee標(biāo)準(zhǔn)2.4G收發(fā)器;</p><p>　　支持802.15.4、ZigBee2007、ZigBee PRO和ZigBeeRF4CE標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　增強(qiáng)型8051微控制器。</p><p>　　32/64/128/256KB閃存。</p

22、><p><b>　　8KB RAM。</b></p><p>　　2個(gè)UART/12位ADC。</p><p><b>　　4個(gè)定時(shí)器。</b></p><p><b>　　21個(gè)通用I/O。</b></p><p><b>　　4種供電模式。&

23、lt;/b></p><p>　　2.0-3.6V工作電壓。</p><p>　　RSSI/LQI支持。</p><p><b>　　DMA功能。</b></p><p>　　支持CSMA/CA。</p><p>　　AES加密協(xié)處理器。</p><p>　　最大輸出

24、功率10dBm。</p><p>　　接收靈敏度-97dBm。</p><p><b>　　RX：24mA。</b></p><p><b>　　TX：29mA。</b></p><p><b>　　低功耗：0.4uA</b></p><p>　　適合嵌

25、入產(chǎn)品當(dāng)中的尺寸：長(zhǎng)34mm X 寬23mm</p><p>　　通訊距離更遠(yuǎn)，組網(wǎng)更靈活，帶有TI全球唯一地址編碼</p><p>　　圖5.5CC2530模塊實(shí)物圖</p><p><b>　　6實(shí)驗(yàn)軟件設(shè)計(jì) </b></p><p>　　6.1 傳感器I/O口初始化程序</p><p>　　

26、6.2 Zigbee協(xié)議棧部分程序</p><p>　　#include "ZComDef.h"</p><p>　　#include "hal_mcu.h"</p><p>　　#include "hal_defs.h"</p><p>　　#include "Samp

27、leAppHw.h"</p><p>　　/******************************************************************************</p><p>　　* CONSTANTS</p><p><b>　　*/</b></p><p>　　/*

28、 NOTE: A jumper on SmartRF05 header P18 is used to select device start-up as</p><p>　　* a ZigBee Coordinator. The jumper connects GPIO pins P0.2 and P0.3:</p><p>　　* On SmartRF05

29、Rev 1.3 or earlier: P0.2=P18 pin 7, P0.3=P18 pin 9</p><p>　　* On SmartRF05 Rev 1.7 or later: P0.2=P18 pin 9, P0.3=P18 pin 11</p><p><b>　　*/</b></p><p>　　#defi

30、ne JUMPERIN_BIT BV(2) //P0.2</p><p>　　#define JUMPERIN_SEL P0SEL</p><p>　　#define JUMPERIN_DIR P0DIR</p><p>　　#define JUMPERIN P0</p><p>　　#define JUMPEROUT_BI

31、T BV(3) //P0.3</p><p>　　#define JUMPEROUT_SEL P0SEL</p><p>　　#define JUMPEROUT_DIR P0DIR</p><p>　　#define JUMPEROUT P0</p><p>　　/**********************************

32、********************************************</p><p>　　* @fn readCoordinatorJumper</p><p><b>　　*</b></p><p>　　* @brief Checks for a jumper between 2 GPIO pins to d

33、etermine if the device</p><p>　　* should start-up as a ZigBee Coordinator</p><p><b>　　*</b></p><p>　　* @return TRUE if the jumper is there, FALSE if not</p&

34、gt;<p><b>　　*/</b></p><p>　　uint8 readCoordinatorJumper( void )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uint8 i,j;</p><p>　　uint8 result;</p>&

35、lt;p>　　JUMPERIN_SEL &= ~(JUMPERIN_BIT);</p><p>　　JUMPERIN_DIR &= ~(JUMPERIN_BIT);</p><p>　　JUMPEROUT_SEL &= ~(JUMPEROUT_BIT);</p><p>　　JUMPEROUT_DIR |= JUMPEROUT_BI

36、T;</p><p>　　// Start with output bit OFF</p><p>　　JUMPEROUT &= ~(JUMPEROUT_BIT);</p><p>　　for ( i = 0; i < 8; i++ )</p><p><b>　　{</b></p><

37、p>　　for ( j = 0; j < 8; j++ )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　// Burn time for input to see change</p><p>　　result = JUMPERIN & JUMPERIN_BIT;</p><p>&l

38、t;b>　　}</b></p><p>　　j = i & 0x01;</p><p>　　if (((j == 0) && (result != 0)) ||</p><p>　　((j != 0) && (result != JUMPERIN_BIT)))</p><p><

39、b>　　{</b></p><p>　　return ( FALSE );</p><p><b>　　}</b></p><p>　　// Toggle the output bit</p><p>　　JUMPEROUT ^= JUMPEROUT_BIT;</p><p>&

40、lt;b>　　}</b></p><p>　　return ( TRUE );</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　7作品實(shí)物圖展示</b></p><p>　　圖7.1硬件模塊展示</p><p>　　圖7.2上位機(jī)控制界面

41、</p><p><b>　　圖7.3終端電路圖</b></p><p>　　圖7.4終端PCB原理圖</p><p><b>　　8實(shí)驗(yàn)小組成員分工</b></p><p><b>　　9實(shí)驗(yàn)總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)此次實(shí)驗(yàn)的練習(xí)，學(xué)習(xí)到

42、了很多東西。第一是對(duì)Zigbee有了進(jìn)一步的了解，； 第二是加強(qiáng)了在資料的搜索與資料的篩選；第三是一個(gè)小小的團(tuán)隊(duì)分工合作的重要性。我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)所涉及的內(nèi)容很多，而且我和我的隊(duì)友事先對(duì)我們這次的實(shí)驗(yàn)也沒(méi)有太多的了解，很多東西都得自己去慢慢查閱和篩選資料，我和我隊(duì)友進(jìn)行分工合作，直到最后把課程完成。</p><p>　　現(xiàn)實(shí)和理想總是有差距的，或多或少都會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。在這次實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，我遇到了各種問(wèn)題：某句程序不理

43、解，程序調(diào)試不成功，節(jié)點(diǎn)指示燈不閃爍，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和預(yù)期要求不符等。通過(guò)查閱相關(guān)資料、小組成員探討和請(qǐng)教老師等途徑，這些問(wèn)題得到了及時(shí)有效的解決。解決問(wèn)題的過(guò)程不是一帆風(fēng)順的，是要付出汗水和努力的，但這個(gè)過(guò)程很值得。 </p><p>　　通過(guò)這次實(shí)訓(xùn)，我認(rèn)識(shí)和了解了熱門(mén)的Zigbee技術(shù)，提高了程序編寫(xiě)和調(diào)試能力。更重要的是，這次實(shí)訓(xùn)提高了我們通信專(zhuān)業(yè)所必需的實(shí)踐能力和職場(chǎng)所需的團(tuán)隊(duì)合作能力，培養(yǎng)了我們認(rèn)

44、真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。這些東西將讓我們終身受益！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]無(wú)線龍，zigbee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)原理[M]，北京：冶金工業(yè)出版社.</p><p>　　[2]Yu Chengbo.Liu Yanfei.Wang Cheng Research on ZigBee wireless work bas

45、ed on Modbus protocol 20092.</p><p>　　[3]許洪華.劉科基于Modbus協(xié)議的ZigBee工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)[期刊論文]-微計(jì)算機(jī)信息 2009.</p><p>　　[4]劉桂臣.陽(yáng)憲惠 Modbus報(bào)文有線/無(wú)線混合傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn) 2008.</p><p>　　[5]涂煊.彭瑜.周怡颋 Modbus通信協(xié)議的紫蜂無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)

46、的研究[期刊論文]-自動(dòng)化儀表 2007.</p><p>　　[6]馬黎君.氣體傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀及前景研究[J].中國(guó)科技信息.2005.</p><p>　　[7]劉守瓊.淺談室內(nèi)空氣質(zhì)量污染物的檢測(cè)與控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2009.</p><p>　　[8]Lambert M.Surhone，Mariam T. Tennoe,Susan F.Hensso