基于 ZigBee技术的室内环境监测系统设计
摘要：基于ZigBee技术的室内环境监测系统设计。它有三大部分组成，所有的数据的传输都在ZigBee搭建的无线传感网络工作。ZigBee模块A用来发送数据，ZigBee模块B用来接受数据，上位机用来显示数据。温湿度传感器和stm32单片机用来采集数据发送给ZigBee模块A。同时用IAR软件编写和编译ZigBee的程序，保证数据的传输。应用于对信息传递的大小的要求很低，对功耗的需求也比较低的场合。 关键词：Zigbee技术；环境监测；无线传感器
引言：随着科技的发展、社会的进步，当今对无线技术需求日益增长，从而孕育出了无线传感网络(Wireless Sensor Network，简称WSN)。无线通信技术WiFi、蓝牙已经被人们熟知，由于他们的功耗大、组网麻烦等原因，很难应用在工业自动化中。为了满足市场的需求，ZigBee就这样诞生了。它有成本低、组网方便、安全性高等优点。应用ZigBee技术可以制造一种低成本、低功耗的检测仪器。
1 主要功能
本设计以STM32单片机作为核心控制元件，ZigBee无线模块作为通信模块，以及DHT11温湿度传感器设计的一款无线传输的温湿度检测仪，其中温湿度传感器DHT11和stm32单片机用来采集数据发送给ZigBee模块A，然后在ZigBee组网内，ZigBee模块A用来发送数据，ZigBee模块B用来接收数据，最后上位机用来显示数据。
2 工作原理
本设计采用STM32单片机作为核心控制元件，使用两块ZigBee无线模块作为通讯模块，首先使接收电路正常供电，进入接收数据状态，等待数据的到来，接着单片机上的程序运行，将单片机上事先存放的数据由ZigBee模块A发射出去，如若发射模块和接收模块在可接受范围内，无线ZigBee B模块接收到信号，在上位机实时显示温湿度数据。
3硬件设计
本设计的方案是把温湿度传感器采集的数据通过单片机stm32发送给ZigBee模块A，再运用ZigBee无线通讯协议把数据传输给ZigBee模块B，最后通过串口把数据在上位机上显示出来。系统方案框图如图1所示。系统的控制核心采用stm32单片机作为中央处理器。温湿度
传感器作为接收端，将测试到的温湿度数据导入stm32单片机中，由单片机进行对数据的处理和计算，并将结果发送到ZigBee模块A中，再由ZigBee模块B接收，通过上位机程序在电脑终端显示温湿度传感器所在区域的温湿度数据。
布鲁加达综合征图1硬件组成框图
钢丝扣3.1 STM32单片机
单片机的型号为stm32F103VET6开发板，它的内核是32位的，工作频率可以达到72MHZ，同时还有从256K到512K字节的闪存程序存储区、高达64K字节的SRAM，同时带有4个片选的灵活的静态存储器。外部电源接口丰富，有3.3V和5.5V电源接口。同时有4路按键，让设计更加的方便。
语音输入系统
3.2 zigbee无线透传模块
图2无线透传模块展示图
3.3 DHT11温湿度传感器
DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。该温 湿度传感器是由电阻式感湿元件和一个NTC测温元件组成的。这款温湿度传感器采用单排的四个针脚，而且进行了封装。同时它的温湿度的精度都进行了校准，并且校准系数都放在OTP的内存中，这极大的方便了数据的调用。这些特点能更好的适应本设计的要求。如图3 所示。
图3 DHT11传感器等效电路图
4 软件设计
4.1 系统软件程序设计框图
图4 系统软件程序设计框图
4.2 开发软件介绍
4.2.1Keil uvision5软件
Keil uvision5软件兼容单片机c语言软件开发系统，与汇编相比，c语言在功能上、结构上、可读性、可维护性上有明显的优势，因而简易易学。同时keil提供了包括c编译器、宏编器、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合起来。其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具令人事半功倍。
4.2.2 IAR Embedded Workbench软件
IAR Systems为嵌入式系统开发人员提供世界领先的软件工具，用于开发基于8位，16位和32位处理器的竞争产品。公司成立于1983年，在瑞典有超过46,000名客户，主要在工业自动化，医疗设备，消费电子，电信和汽车产品领域。IAR Systems拥有广泛的合作伙伴网络，并与世界领先的半导体供应商合作。IAR Systems Group AB在纳斯达克OMX斯德哥尔摩上市。
4.3 ZigBee无线通讯协议
终端节点的软件主要实现以下功能:
(1)数据采集功能:采集各个传感器的输出信号并进行数据分析存储。
(2)数据显示功能:能够在LCD.上将采集处理后的传感器数据实时显示。每个不同类型的感器构成-一个单独的节点，液晶显示当前环境下温度、湿度和烟雾强弱。
(3)数据传输功能:采用标准的MODBUS协议通过上位机修改系统参数。
(4)与无线模块通讯:单片机将要发送的数据以特定的波特率通过串口送到无线模块发送。
ZigBee无线通讯协议程序流程图如图5所示。
图5 ZigBee无线通讯协议程序流程
4.4电压电流检测及程序.
单相双向功率集成电路芯片CS5460A处理数据的程序要以下步骤。
（l)复位CS5460A,对CS5460A的复位脚发复位脉冲，脉宽不少于10MS 。
（2)写同步控制命令字;
（3)从外部存储器读原来保存的校准值，并将读出的值写入相应的校准寄存器;
（4)写控制寄存器， 设置各寄存器参数;
（5)清状态寄存器;
（6)读取交流电压电流频率等参数寄存器。
5 cn-m调试
5.1开发调试工具
Keil MDK，也称MDK-ARM，Realview MDK、I-MDK、uVision4等。目前Keil MDK 由三家国内代理商提供技术支持和相关服务。
MDK-ARM软件为基于Cortex-M、Cortex-R4、ARM7、ARM9处理器设备提供了一个完整的开发环境。MDK-ARM专为微控制器应用而设计，不仅易学易用，而且功能强大，能够满足大多数苛刻的嵌入式应用。
硅酸盐水泥熟料>废气抽排系统MDK-ARM有四个可用版本，分别是MDK-Lite、MDK-Basic、MDK-Standard、MDK-Professional。所有版本均提供一个完善的C / C++开发环境，其中MDK-Professional还包含大量的中间库。
5.2 Keil MDK功能
（1）完美支持Cortex-M、Cortex-R4、ARM7和ARM9系列器件。
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