基于ZigBee技术的无线大棚温湿监控系统

中心控制单元主要由单片机监控系统组成，包括MEU与ZigBee射频模块、声光报警模块、键盘显示模块和电源／充电电池模块。

MCU与ZigBee射频模块 采用CC2430，CC2430能够满足以ZigBee为基础的2.4 GHz ISM波段应用对低成本、低功耗的要求。它包括了一个高性能的2.4 GHz DSSS射频收发器核心和一颗工业级小巧高效的8051控制器。在单个芯片上集成了ZigBee射频前端、内存和微控制器。它使用一个8位MCU(8051)，具有32／64／128 kB可编程闪存和8 kB的RAM，还包括ADC，几个定时器，AES-128安全协处理器，看门狗定时器，32 kHz晶振的休眠模式定时器，上电复位电路，掉电检测电路以及21个可编程I／O引脚。

声光报警模块 通过喇叭和发光二极管实现，在发生异常情况下，由MCU给出信号，进行声光报警。

键盘及显示模块 控制键盘采用数字控制面板，由数字键0～9及确定和取消键组成，显示模块采用可以显示两行字符的LCD，每行可以显示14个字符。

中心控制单元MCU软件流程图如图2所示。

3.2大棚温湿监控终端主要功能和软硬件设计

大棚温湿监控终端主要完成以下功能：

(1)各大棚具有自动温湿检测功能，在超出设定的正常范围后可启动控制设备进行自动调节；

(2)LED显示功能；

(3)节点低电压报警，如果监控终端电压低于正常的工作电压时，则向中心控制单元发出请求更换屯池的信号。

温湿监控终端主要包括MCU与ZigBee射频模块、温湿传感器、温湿控制设备、键盘显示模块和电源／充电电池模块。主要模块说明如下：

MCU与ZigBee射频模块 选用CC2430。

温湿传感器 采用瑞士森斯瑞(Sensirion)公司推出的SHT15型超小型、自校准、多功能式智能传感器测量相对湿度、温度，SHT15型传感器是单片、多用途的智能传感器，其中不仅包含基于湿敏电容器的微型相对湿度传感器和基于带隙电路的微型温度传感器，而且还有14位的ADC和双线串行接口，能输出经过校准的相对湿度和温度的串行数据，SHT15型智能传感器的相对湿度测量范围0～100％，分辨率达0.03％，最高精度为±2％RH，温度测量范围-40～+123.8℃，分辨率为0.1℃，电源电压范围是2.5～5.5 V，响应时间小于3 s。

温湿控制设备 由于大棚对温度和湿度的控制设备多为开关设备，控制算法采用Bang-Bang控制。即通过设定被控量的上下限，来控制各个设备的启动或停止，选用加热器作为温度控制设备，喷雾机作为湿度控制设备。

键盘显示模块 控制键盘采用数字控制面板，由数字键0～9及确定和取消键组成；显示模块采用LED数码管显示，必要时，打开开关可显示当前温湿度值。

大棚温湿监控终端MCU软件流程图如图3所示。

4 结 语

运用ZigBee技术组成无线温湿度监控网络减少了现场布线带来的各种问题，对传感器节点的管理也比较方便，同时又可以满足低功耗、低成本和数据传输速率不高等要求。为实现大规模大棚温湿度监控的信息化、自动化、提高工作效率具有很高的实际应用价值。