基于ZigBee无线技术农田信息采集系统的研制

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文基于ZigBee无线技术农田信息采集系统的研制论文作者：高晨学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：电子与通信工程指导教师：赵全明职称：教授资助基金项目：河北省科技支撑项目《基于物联网技术的农田信息无线采集与监控系统的研制》DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyForTheMasterDegreeofElectronicandCommunicationEngineeringRESER

2、RCHOFFARMLANDINFORMATIONCOLLECTIONSYSTEMBASEDONZIGBEEWIRELESSTECHNOLOGYbyGAOCHENSupervisor:Prof.ZhaoQuanmingMarch2016ThisworksupportedbythescienceandtechnologyprojectofResearchandDevelopmentofWirelessDataAcquisitionandMonitoringSystemBasedonInternetofThi

3、ngs摘要伴随着我国经济的快速发展和人口数量的急剧增加，人们对于农作物产量和质量的要求不断提升，传统农业中“经验种植”的办法已经无法满足当下信息化时代的要求。为实现对农田数据信息全面、准确地掌握，本文依据“精准农业”的要求，利用ZigBee无线传感器网络技术研制了一套农田信息采集系统，并从软、硬件两方面的设计加以展开论述。在硬件设计方面，主要包括器件的选型和电路的设计。电路设计以ZigBee网络中三种节点类型为切入点，采用了独特的节点核心板与底板分离式设计思路。其中，核心板根据是否添加功放芯片具体分为两

4、类，主要负责节点控制、数据处理和数据收发等相关工作，使用者可根据具体农田面积、地形等因素，合理选用两类核心板；在底板设计方面，本文对以往研究所采用的通用节点设备进行了改进与完善，根据三类节点功能的不同，在供电模块、串口通信模块、数据显示模块等多方面的底板设计上运用差异性处理，减少节点冗余器件，降低系统的成本与能耗。对于采集农田数据的类型，本文选择4种传感器，分别对空气温湿度、土壤温湿度、CO2浓度和光照度等多种农田信息进行采集，实现对农田参数具体全面地把控。在软件设计方面，本文选择应用Z-Stack2.

5、5.1a协议栈，在IAR开发环境下，同样以三种节点功能特性为基础，通过C语言对系统中各节点组网、采集、通信、显示等过程程序进行了编写，并针对本系统专门设计了控制指令与数据信息数据包的格式，便于节点间数据的传递和提取。并且，本文根据CC2530芯片工作模式间的切换机制，创新性地针对终端采集节点设计了“间歇工作定时唤醒”工作流程以满足节能降耗的要求。通过对农田信息采集系统数据传输距离和节点能耗的测量和计算，以及系统实际工作性能测试，结果证明该系统采集信息真实、准确，传输过程稳定、迅捷，数据显示清晰、简洁，具

6、有很高的实用性价值。关键字：ZigBee农田信息采集协议栈CC2530节能IABSTRACTWiththetremendouseconomicgrowthanddramaticallypopulationincreaseinChina,theimprovementinstandardsofcropyieldandqualityhasbeensteadyandpersistent.Thewaysoftraditionalagriculturesuchas"ExperienceinPlanting"will

7、nolongermeetthedemandsoftheinformationera.Inordertomaketheprocessofagriculturalproduction"transparent"andtheinformationoffarmland"digital",thispaperchoosesZigBeewirelesssensornetworktechnologytodesignasystemforthecollectionofthefieldinformationaccordingt

8、otherequirementsof“precisionagriculture”.Thissystemcancollectthefarmlanddataaccuratelytoimprovetheefficiencyofagriculturalproductionandincreasetheyieldofcrops.Thedesignschemeofsystemincludestwoaspects:thesoftwareandthehard