基于無線傳感器網(wǎng)絡的溫室環(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)絡中采用傳感器測量節(jié)點和具有簡單執(zhí)行控制功能的控制節(jié)點構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡。測量節(jié)點用來測量空氣溫度、濕度、光照強度等重要環(huán)境數(shù)據(jù)，控制節(jié)點(能對調(diào)溫、調(diào)濕等設備進行相關(guān)控制)用來接收計算機傳來的遠程控制信息，以便對溫室環(huán)境參數(shù)進行適當調(diào)控。測量節(jié)點采集的數(shù)據(jù)沿著其他測量節(jié)點通過多跳的方式進行傳輸，在傳輸過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)可能被多個測量節(jié)點處理，信息經(jīng)由多跳路由后到達匯聚節(jié)點，匯聚節(jié)點將接收到的數(shù)據(jù)直接上傳到計算機，所有數(shù)據(jù)都由計算機進行復雜的數(shù)字信號處理，并通過數(shù)據(jù)庫對傳感器網(wǎng)絡進行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測任務和收集監(jiān)測數(shù)據(jù)等信息，最后這些數(shù)據(jù)還可以通過Internet與遠程控制中心進行交互，從而實現(xiàn)溫室環(huán)境的遠程監(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)標準增強型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)絡節(jié)點的設計。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)設計的要求。
3 傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的硬件
傳感器網(wǎng)絡節(jié)點由傳感器測量節(jié)點、控制節(jié)點和匯聚節(jié)點組成。測量節(jié)點負責采集周圍環(huán)境信息，采集的環(huán)境信息經(jīng)多跳路由后到達匯聚節(jié)點，最終通過Internet到達控制中心。控制節(jié)點用來接收計算機傳來的遠程控制信息，對溫室環(huán)境參數(shù)進行調(diào)控。
3.1 測量節(jié)點硬件
傳感器測量節(jié)點由傳感器模塊、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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