基于Zigbee空气质量检测.docx
《基于Zigbee空气质量检测.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于Zigbee空气质量检测.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于Zigbee空气质量检测
计算机科学与技术学院
《ZigBee无线网络原理》课程设计报告
设计题目：
基于ZigBee的空气质量检测
设计人员：
学号+姓名指导教师：
王忠友
2016年11月
ZigBee空气质量检测
摘要
随着物联网的兴起，ZigBee技术以其独有的优势正在为我们提供更多优质便捷的技术成果。
本课题研究的是基于ZigBee技术，设计和实现使用空气质量传感器来检测空气中质量。
设计以电脑控制端、ZigBee技术、空气质量传感器模块等硬件模块组成的检测系统。
实现当有空气质量传感器监测到空气中不同污染程度时，指示灯亮并且上位机有提示的功能。
使得人们更方便快捷的对空气质量进行监测。
【关键词】ZigBee核心板空气质量传感器空气污染
ABSTRACT
WiththeriseoftheInternetofthings,ZigBeetechnologywithitsuniqueadvantageistoprovideuswithmorehighqualityconvenienttechnologicalachievements.ThistopicresearchisbasedonZigBeetechnology.Designandimplementationusingairqualitysensortodetecttheairquality.Designwithcomputercontrolend.ZigBeetechnology,airqualitysensormoduleofhardwaremoduletestingsystem.Whenthereisairqualitysensormonitoringtodifferentdegreeofpollutionintheair,indicatorandsuperordinationmachinehasthefunctionofthetip.Makepeoplemoreconvenientandquickforairqualitymonitoring.Designandimplementationusingairqualitysensortodetecttheairquality.Designwithcomputercontrolend.ZigBeetechnology,airqualitysensormoduleofhardwaremoduletestingsystem.Whenthereisairqualitysensormonitoringtodifferentdegreeofpollutionintheair,indicatorandsuperordinationmachinehasthefunctionofthetip.Makepeoplemore
convenientandquickforairqualitymonitoring.
[keywords]ZigBeeAirqualitysensorTheairpollution
1设计目标
本次设计要求实现一个PC端可以接收到下位机传来的数据并判断周围是否有检测空气中的功能。
PC端控制软件可以用VB语言，对VB串口控件要熟悉的掌握。
同时要求学生对CC2530芯片编程和zigbee协议栈有相当程度的理解以及熟练的应用，熟悉ZigBee串口以及中断的使用，会基本的C语言熟练掌握IARFOR8051软件的使用与程序下载以及手机软件开发环境。
2设计内容
（1）TMP-300E气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡（SnO2）。
当传感器所处环境中存在污染气体时，传感器的电导率随空气中污气体浓度的增加而增大。
使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
（2）TPM-300E气体传感器对氨气、氢气、酒精、一氧化碳、甲烷、等有机挥发气体、香烟、木材、纸张燃烧烟雾、油烟等有害气体的监测也很理想。
这种传感器可检测多种有害气体，是一款适合多种应用的低成本传感器
3系统框图
图3.1系统总体框图
图3.2程序运行框图
4实验所需器材
此处用CC2530芯片用作接收信息和控制芯片，实现无线遥控，单跳控制距离可以达到100米以上。
（1）Zigbee核心板，2块；
（2）仿真器，1套；
（3）OLED显示器，1块。
（4）3.7V电池盒，1个
（5）锂电池，1节
（6）下载线，1根
（7）锂电池 专用充电器，1个
（8）底板，1块
（9）micro usb线，1根
（10）空气质量传感器，一个
5实验各个模块的相关电路设计
5.1空气质量传感器的相关参数
（1）长尺寸：
长28.3mmX宽20mmX高10mm
（2）主要芯片：
TPM-300E、TP-401T空气质量监测传感器
（3）工作电压：
直流5伏
（4）特点：
1、具有信号输出指示。
2、数字信号输出，应用简单。
3、零点标定，高一致性。
4、可根据用户要求定制模块，及调整灵敏度等。
5、高灵敏度、长寿命、低功耗。
（5）应用场合：
1、空气净化器、空气清新机。
2、负离子光纤花及车载净化器。
3、新车换气系统及自动换气扇。
4、空调自动换气及集成吊顶控制器。
5、厨卫新风换气器等
（6）图片展示：
图5.1空气质量传感器实物图
5.2空气质量传感器原理图
图5.2空气质量传感器原理图
5.3协调器原理图
图5.3 协调器原理图
图5.4协调器PCB原理图
5.4Zigbee核心板介绍
CC2530是TI公司推出的最新一代ZigBee标准芯片，适用于2.4GHz、IEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE应用。
CC2530包括了极好性能的一流RF收发器，工业标准增强性8051 MCU，系统中可编程的闪存，8KBRAM以及许多其它功能强大的特性，可广泛应用在2.4-GHzIEEE802.15.4系统，RF4CE遥控制系统，ZigBee系统，家庭/建筑物自动化，照明系统，工业控制和监视，低功耗无线传感器网络，消费类电子和卫生保健。
CC2530改进了CC2430 RF性能，多达32/64/128/256KB闪存以支持更多、更广泛应用，强大地址识别和数据包处理引擎，能够很好的匹配RF前端，封装更小，IR一代电路以及支持ZigBee2007/PRO和ZigBeeRF4CE。
CC2530模块性能和参数如下：
ZigBee标准2.4G收发器;
支持802.15.4、ZigBee2007、ZigBeePRO和ZigBeeRF4CE标准。
增强型8051微控制器。
32/64/128/256KB闪存。
8KBRAM。
2个UART/12位ADC。
4个定时器。
21个通用I/O。
4种供电模式。
2.0-3.6V工作电压。
RSSI/LQI支持。
DMA功能。
支持CSMA/CA。
AES加密协处理器。
最大输出功率10dBm。
接收灵敏度-97dBm。
RX：
24mA。
TX：
29mA。
低功耗：
0.4uA
适合嵌入产品当中的尺寸：
长34mmX宽23mm
通讯距离更远，组网更灵活，带有TI全球唯一地址编码
图5.5CC2530模块实物图
6实验软件设计
6.1传感器I/O口初始化程序
6.2Zigbee协议栈部分程序
#include"ZComDef.h"
#include"hal_mcu.h"
#include"hal_defs.h"
#include"SampleAppHw.h"
/******************************************************************************
*CONSTANTS
*/
/*NOTE:
AjumperonSmartRF05headerP18isusedtoselectdevicestart-upas
*aZigBeeCoordinator.ThejumperconnectsGPIOpinsP0.2andP0.3:
*OnSmartRF05Rev1.3orearlier:
P0.2=P18pin7,P0.3=P18pin9
*OnSmartRF05Rev1.7orlater:
P0.2=P18pin9,P0.3=P18pin11
*/
#defineJUMPERIN_BITBV
（2）//P0.2
#defineJUMPERIN_SELP0SEL
#defineJUMPERIN_DIRP0DIR
#defineJUMPERINP0
#defineJUMPEROUT_BITBV（3）//P0.3
#defineJUMPEROUT_SELP0SEL
#defineJUMPEROUT_DIRP0DIR
#defineJUMPEROUTP0
/******************************************************************************
*@fnreadCoordinatorJumper
*
*@briefChecksforajumperbetween2GPIOpinstodetermineifthedevice
*shouldstart-upasaZigBeeCoordinator
*
*@returnTRUEifthejumperisthere,FALSEifnot
*/
uint8readCoordinatorJumper（void）
{
uint8i,j;
uint8result;
JUMPERIN_SEL&=~（JUMPERIN_BIT）;
JUMPERIN_DIR&=~（JUMPERIN_BIT）;
JUMPEROUT_SEL&=~（JUMPEROUT_BIT）;
JUMPEROUT_DIR|=JUMPEROUT_BIT;
//StartwithoutputbitOFF
JUMPEROUT&=~（JUMPEROUT_BIT）;
for（i=0;i<8;i++）
{
for（j=0;j<8;j++）
{
//Burntimeforinputtoseechange
result=JUMPERIN&JUMPERIN_BIT;
}
j=i&0x01;
if（（（j==0）&&（result!
=0））||
（（j!
=0）&&（result!
=JUMPERIN_BIT）））
{
return（FALSE）;
}
//Toggletheoutputbit
JUMPEROUT^=JUMPEROUT_BIT;
}
return（TRUE）;
}
7作品实物图展示
图7.1硬件模块展示
图7.2上位机控制界面
图7.3终端电路图
图7.4终端PCB原理图
8实验小组成员分工
9实验总结
通过此次实验的练习，学习到了很多东西。
第一是对Zigbee有了进一步的了解，；第二是加强了在资料的搜索与资料的筛选；第三是一个小小的团队分工合作的重要性。
我们这个实验所涉及的内容很多，而且我和我的队友事先对我们这次的实验也没有太多的了解，很多东西都得自己去慢慢查阅和筛选资料，我和我队友进行分工合作，直到最后把课程完成。
现实和理想总是有差距的，或多或少都会出现一些问题。
在这次实训过程中，我遇到了各种问题：
某句程序不理解，程序调试不成功，节点指示灯不闪烁，实验现象和预期要求不符等。
通过查阅相关资料、小组成员探讨和请教老师等途径，这些问题得到了及时有效的解决。
解决问题的过程不是一帆风顺的，是要付出汗水和努力的，但这个过程很值得。
通过这次实训，我认识和了解了热门的Zigbee技术，提高了程序编写和调试能力。
更重要的是，这次实训提高了我们通信专业所必需的实践能力和职场所需的团队合作能力，培养了我们认真严谨的科学态度。
这些东西将让我们终身受益！
参考文献
[1]无线龙，zigbee无线网络原理[M]，北京：
冶金工业出版社.
[2]YuChengbo.LiuYanfei.WangChengResearchonZigBeewirelessworkbasedonModbusprotocol20092.
[3]许洪华.刘科基于Modbus协议的ZigBee工业以太网网关设计[期刊论文]-微计算机信息2009.
[4]刘桂臣.阳宪惠Modbus报文有线/无线混合传输的实现2008.
[5]涂煊.彭瑜.周怡颋Modbus通信协议的紫蜂无线传输网络的研究[期刊论文]-自动化仪表2007.
[6]马黎君.气体传感器的发展现状及前景研究[J].中国科技信息.2005.
[7]刘守琼.浅谈室内空气质量污染物的检测与控制[J].科技创新导报.2009.
[8]LambertM.Surhone，MariamT.Tennoe,SusanF.Henssonow.Boa（WebServer）[Z].
2011.
10.小组成员评分
学号
姓名
评分
签字
指导老师签字：
年月日
升级会员 