基于zigbee的空氣質(zhì)量檢測

1、<p>　　計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院</p><p>　　《ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)原理》課程設(shè)計報告</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)計目標(biāo)4</b></p><p><b>　　2設(shè)計內(nèi)容4</b></p><p><b>　　3系統(tǒng)框圖4</b><

3、;/p><p><b>　　4實驗所需器材5</b></p><p>　　5實驗各個模塊的相關(guān)電路設(shè)計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實驗軟件設(shè)計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作品實物圖展示14</p><p>　　8實驗小組成員分工17</p><p&

5、gt;<b>　　9實驗總結(jié)18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p>　　10.小組成員評分19</p><p>　　ZigBee空氣質(zhì)量檢測 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　

6、　隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，ZigBee技術(shù)以其獨有的優(yōu)勢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)計和實現(xiàn)使用空氣質(zhì)量傳感器來檢測空氣中質(zhì)量。設(shè)計以電腦控制端、ZigBee技術(shù)、空氣質(zhì)量傳感器模塊等硬件模塊組成的檢測系統(tǒng)。實現(xiàn)當(dāng)有空氣質(zhì)量傳感器監(jiān)測到空氣中不同污染程度時，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空氣質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測。</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)計目標(biāo)</b></p><p>　　本次設(shè)計要求實現(xiàn)一個PC端可以接收到下位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并判斷周圍是否有檢測空氣中的功能。PC端控制軟件可以用VB語言，對VB串口控件

11、要熟悉的掌握。同時要求學(xué)生對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，會基本的C語言熟練掌握IAR FOR 8051軟件的使用與程序下載以及手機(jī)軟件開發(fā)環(huán)境。</p><p><b>　　2設(shè)計內(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，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應(yīng)的輸出信號。</p><p>　?。?）TPM-300E氣體傳感器對氨氣、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)測也很理想。這種傳感器可檢測多種有害氣體，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程序運行框圖 </p><p><b>　　4實驗所需器材</b></p><p>　　此處用CC2530芯片用作接收信息和控制芯片，實現(xiàn)無線遙控，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（5）鋰電池，1節(jié)（6）下載線，1根（7）鋰電池 專用充電器，1個（8）底板，1塊（9）micro usb線，1根（10）空氣質(zhì)量傳感器，一個</p><p>　　5實驗各個模塊的相關(guān)電路設(shè)計</p&

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

16、<p>　　3、零點標(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、長壽命、低功耗。</p><p><b>　?。?）應(yīng)用場合：</b></p><p>　　空氣凈化器、空氣清新機(jī)。</p><p>　　負(fù)離子

17、光纖花及車載凈化器。</p><p>　　新車換氣系統(tǒng)及自動換氣扇。</p><p>　　空調(diào)自動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/建筑物自動化，照明系統(tǒng)，工業(yè)控制和監(jiān)視，低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，消費類電子和衛(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UART/12位ADC。</p><p><b>　　4個定時器。</b></p><p><b>　　21個通用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模塊實物圖</p><p><b>　　6實驗軟件設(shè)計 </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實驗小組成員分工</b></p><p><b>　　9實驗總結(jié)</b></p><p>　　通過此次實驗的練習(xí)，學(xué)習(xí)到

42、了很多東西。第一是對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；第三是一個小小的團(tuán)隊分工合作的重要性。我們這個實驗所涉及的內(nèi)容很多，而且我和我的隊友事先對我們這次的實驗也沒有太多的了解，很多東西都得自己去慢慢查閱和篩選資料，我和我隊友進(jìn)行分工合作，直到最后把課程完成。</p><p>　　現(xiàn)實和理想總是有差距的，或多或少都會出現(xiàn)一些問題。在這次實訓(xùn)過程中，我遇到了各種問題：某句程序不理

43、解，程序調(diào)試不成功，節(jié)點指示燈不閃爍，實驗現(xiàn)象和預(yù)期要求不符等。通過查閱相關(guān)資料、小組成員探討和請教老師等途徑，這些問題得到了及時有效的解決。解決問題的過程不是一帆風(fēng)順的，是要付出汗水和努力的，但這個過程很值得。 </p><p>　　通過這次實訓(xùn)，我認(rèn)識和了解了熱門的Zigbee技術(shù)，提高了程序編寫和調(diào)試能力。更重要的是，這次實訓(xùn)提高了我們通信專業(yè)所必需的實踐能力和職場所需的團(tuán)隊合作能力，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]無線龍，zigbee無線網(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[期刊論文]-微計算機(jī)信息 2009.</p><p>　　[4]劉桂臣.陽憲惠 Modbus報文有線/無線混合傳輸?shù)膶崿F(xiàn) 2008.</p><p>　　[5]涂煊.彭瑜.周怡颋 Modbus通信協(xié)議的紫蜂無線傳輸網(wǎng)絡(luò)

46、的研究[期刊論文]-自動化儀表 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)量污染物的檢測與控制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2009.</p><p>　　[8]Lambert M.Surhone，Mariam T. Tennoe,Susan F.Hensso