基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究
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1 溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，網(wǎng)絡(luò)中采用傳感器測量節(jié)點(diǎn)和具有簡單執(zhí)行控制功能的控制節(jié)點(diǎn)構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。測量節(jié)點(diǎn)用來測量空氣溫度、濕度、光照強(qiáng)度等重要環(huán)境數(shù)據(jù)，控制節(jié)點(diǎn)(能對調(diào)溫、調(diào)濕等設(shè)備進(jìn)行相關(guān)控制)用來接收計算機(jī)傳來的遠(yuǎn)程控制信息，以便對溫室環(huán)境參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)控。測量節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)沿著其他測量節(jié)點(diǎn)通過多跳的方式進(jìn)行傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可能被多個測量節(jié)點(diǎn)處理，信息經(jīng)由多跳路由后到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)將接收到的數(shù)據(jù)直接上傳到計算機(jī)，所有數(shù)據(jù)都由計算機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)字信號處理，并通過數(shù)據(jù)庫對傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務(wù)和收集監(jiān)測數(shù)據(jù)等信息，最后這些數(shù)據(jù)還可以通過Internet與遠(yuǎn)程控制中心進(jìn)行交互，從而實現(xiàn)溫室環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
2 CC2431簡介
CC2431是TI公司的產(chǎn)品，它是一個真正的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)ZigBee/IEEE802.15.4解決方案的片上系統(tǒng)，其內(nèi)部集成了CC2420射頻收發(fā)器，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)增強(qiáng)型8051 MCU內(nèi)核，128 KB可編程閃存，8 KB的RAM，精確的定位引擎等豐富的片內(nèi)資源，支持硬件調(diào)試，支持基于IAR7.20以上C51開發(fā)環(huán)境下的在線調(diào)試，提供強(qiáng)大、靈活的開發(fā)工具。CC2431體積小、功耗低、集成度高，非常適合于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計。它可工作在4種工作模式下，且工作模式之間的轉(zhuǎn)換時間較短，因而能夠滿足超低功耗系統(tǒng)設(shè)計的要求。
3 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件
傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由傳感器測量節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)組成。測量節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)采集周圍環(huán)境信息，采集的環(huán)境信息經(jīng)多跳路由后到達(dá)匯聚節(jié)點(diǎn)，最終通過Internet到達(dá)控制中心?？刂乒?jié)點(diǎn)用來接收計算機(jī)傳來的遠(yuǎn)程控制信息，對溫室環(huán)境參數(shù)進(jìn)行調(diào)控。
3.1 測量節(jié)點(diǎn)硬件
傳感器測量節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、微處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊組成。其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。
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