基于cc2430温室大棚环境监测系统设计论文.pdf

基于cc2430的温室大棚环境监测系统设计

摘要：为了实现温室大棚环境的实时监测，提出了一种基于

zigbee技术的环境监测系统，并对系统的整体设计进行了研究。该

方案通过对zigbee技术的无线收发微处理器cc2430以及协调器节

点、传感器节点的硬件设计和软件的设计流程，成功对温室大棚的

温度、湿度等进行监测，达到实时远程监测的目的。

关键词：温室大棚zigbeecc2430环境监测

0.引言

在日常生活中，温室环境种植已经是人们生活中很常见的一个

例子。传统的温室环境种植都是通过在温室内布置复杂的电线及相

关的控制设备来实现对温室环境的调控。这为对农作物进行施肥等

活动造成了障碍，可能会在这些活动中把电线弄断，从而给系统通

信带来问题。而利用无线传感器网络不需要经过布线这个环节，避

免了相关问题的出现，达到了对温室环境进行监控的要求，同时由

于采用了基于cc2431的无线传感器网络节点进行设计，达到了无

线传感器网络节点设计时外形小、集成度高、功耗低、速度快、成

本低的要求。

1.无线传感器网络系统总体结构

无线传感器网络是对周围环境的温度、湿度、光、加速度等信

息进行监控和管理的技术。这种无线传感器节点中内置了传感器、

传感器控制电路、cpu、无线通信模块、天线、电源装置等，通过

ad-hoc通信技术，可以与周围的传感器节点一起把数据传输到汇聚

节点。本文介绍的无线传感器网络由一个汇聚节点和多个传感器节

点组成，通过汇聚节点上传到远程主机。系统的总体结构如图1所

示。

2.zigbee芯片介绍

cc2430出自挪威chipcon公司，是一款真正符合ieee802．15．4

标准的片上zigbee产品。该芯片延用以往cc2420芯片的结构，在

单个芯片上集成zigbee射频(rf)前端、内存和微控制器。它使用

一个8位mcu(8051)，具有32／64／128kb可编程闪存和8kb的

ram，还包含模／数转换器(adc)、几个定时器、aes-128安全协处

理器、看门狗定时器、32khz晶振的休眠模式定时器、上电复位电

路、掉电检测电路。cc2430还有21个可编程的i／o口引脚，p0、

p1口是完全的8位口，p2口只有5个可使用的位。通过软件设定

一组sfr寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通常的i／o口或

作为连接adc、计时器或usart部件的外围设备i／o口使用。

在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27ma或25ma。cc2430

的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要

求电池寿命非常长的应用场合

3.系统硬件设计

传感器测量节点由传感器模块、微处理器模块、无线通信模块

和电源模块组成。

(1)传感器模块。由不同类型的传感芯片组成，具有对温度、湿

度和光照强度的感知能力。其中温、湿度传感器采用i2c总线数字

式温、湿度传感器shtll，其体积小、能耗低、两线数字接口、温

度量程为-40℃～85℃、相对湿度量程为0％～100％rh。光照强度

传感器选用tsl2550d，其功耗可以满足无线传感器低功耗系统设计

的要求，其总线也易于与cc2431接口。

(2)微处理器模块。采用集成在cc2431内部的8051cpu。集成

的cpu有4种不同的内存空间：代码区、数据区、扩展数据区和特

殊功能寄存器区，不同的内存空间有利于代码和数据的分离，提高

cpu对内存的访问速度。

(3)无线通信模块

①传感器网络节点在通信时消耗了大量的能量，选择一款低功

耗的无线通信芯片将有效地降低通信模块的能量消耗。cc2431是一

款