2025【基于ZigBee无线通信技术的环境监测系统设计与实现11000字】.docx
基于ZigBee无线通信技术的环境监测系统设计与实现
内容提要：环境监测在现实生活中具有举足轻重的地位，从环境的监控与预测，环境生态管理到工农业生产，智能家居，我们需要采集并处理大量的数据，实时且准确的环境参数至关重要。传统的环境监测设备造价高，结构复杂，维护成本高，无法适应越来越多样化的智能控制需求。本文以CC2530芯片为核心控制芯片设计了基于ZigBee无线通信技术的环境监测系统，利用IAR软件在Z-Stack中对网络节点进行编程，用QT软件编写了上位机程序，重点研究了ZigBee网络通信、数据采集、上位机软件开发。本设计可以用无线传感器节点对环境中的温湿度，土壤湿度，河流水位，烟雾浓度做出测量，并将数据实时传送到上位机，满足人们防范火灾、洪涝灾害，时刻掌握环境状况的需求。本设计部署简单、可以无人操作、可以长期且实时监控、节点成本相对较低，可以适应多样化的环境监测需求。
关键词：CC2530，无线传感器网络，ZigBee，环境监测系统
目录
TOC\o3-3\h\z\u\t标题1,2,标题2,1,标题,1,副标题,21绪论 4
1.1课题研究背景和意义 4
1.2国内外环境监测系统研究现状 4
1.2.1环境监测方法 4
1.2.2无线传感器网络应用现状 5
1.3本文研究内容 6
2系统原理与总体方案设计 7
2.1ZigBee技术概述 7
2.1.1ZigBee技术简介 7
2.1.2ZigBee技术特点 7
2.1.3ZigBee协议栈 8
2.1.4ZigBee网络设备及拓扑结构 9
2.2系统总体设计方案 9
2.3系统节点设计原理 10
2.3.1终端节点 10
2.3.2协调器节点 10
3系统硬件设计 11
3.1核心模块简介 11
3.2控制模块设计 13
3.2.1电压转换模块 13
3.2.2USB转串口模块 13
3.2.3OLED液晶显示模块 14
3.3传感器模块 14
3.3.1温湿度传感模块 14
3.3.3土壤湿度传感模块 15
3.3.4水位传感模块 16
3.4节点电路设计 16
3.4.1终端节点 16
3.4.2协调器节点 17
4系统软件设计 18
4.1系统开发环境简介 18
4.2ZigBee协议栈简介 18
4.3节点软件设计 19
4.3.1终端节点工作流程 19
4.3.2协调器节点工作流程 20
4.3.3初始化 21
4.3.4周期检测与OLED显示、数据发送 21
4.3.5协调器数据传送 21
4.3.6程序烧录 22
4.4上位机软件开发环境简介 22
4.5上位机软件设计 23
4.5.1设计思路 23
4.5.2构造串口 23
4.5.3串口线程、信号与槽 24
4.5.4数据显示 24
4.5.5UI设计 25
5系统实验与结果 26
6总结与展望 27
6.1总结 27
6.2展望 28
参考文献 29
1绪论
1.1课题研究背景和意义
在实际生产生活中，环境监测始终是一个重要的问题，大到自然灾害的防治，小到生产生活中的应用。如果能掌握充分的环境信息，对这些数据进行分析，就能预测环境的变化，对可能发生的情况做出未雨绸缪的决策，消除安全隐患，让事件向人们预期的方向发展。
环境监测不只是宏观的气象监测、森林火灾预防、洪涝灾害预防，也存在于许多个性化的、微观的应用场景中，比如对矿井中的温湿度，烟雾浓度等环境信息进行监控，预防瓦斯泄露以及透水等事故。对于环境监测而言，持续而稳定地获取高质量监测数据是十分重要的，这就需要监测系统有较低的成本，较高的可持续性ADDINEN.CITEEndNoteCiteAuthorLovett/AuthorYear2007/YearRecNum69/RecNumDisplayTextstyleface=superscript[1]/style/DisplayTextrecordrec-number69/rec-numberforeign-keyskeyapp=ENdb-id=tefweee9advezjesvxkvvtta2pa5fv9zxfwftimestamp=164889229769/key/foreign-keysref-typename=JournalArticle17/ref-typecontri