基于物联网的智能浇花演示系统文档格式.doc

1、一、基本原理2二、基本硬件系统22.1 CC2530控制器32.1.1 CC2530引脚介绍32.1.2 CC2530功能介绍52.1.3 模块说明62.2 温、湿度采集模块92.2.1 传感器性能说明102.2.2 接口电路102.2.3 电源引脚112.2.4 穿行接口（两线双向）112.3 光照强度采集模块112.4 水位传感器及报警模块122.5 浇水和电机模块12三、 软件系统的设计133.1 系统软件流程图13四、 系统测试13五、 设计总结14参考文献15致谢16附录17摘 要本次设计是设计一种单片机控制的自动浇水系统,实现室内盆花浇水的自动化系统。该系统可对土壤的温湿度进行监控

2、,并对作物进行适时、适量的浇水。其核心是单片机和温湿度传感器以及浇水驱动电路构成的检测控制部分。主要研究土壤湿度与浇水量之间的关系、浇灌控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分。设备是基于物联网CC2530的智能浇花系统,采用新型温湿度采集传感器、光敏采集传感器及智能主板（协调器）进行主体搭建,并由RS232转RJ-45的连接方式与主机或网关连接。利用温湿度采集、光敏采集传感器等对环境数据进行采集,由协调器控制和调度电机、灯光等设备。目的是实现新型农业中的自动化控制,改进农业生产效率。系统通过大量实验,完成了协调器的总控作用和各节点的采集及调度工作,实现了从采集到传输、处理,再到调度的自动化

3、流程,并在实验中得到了性能的改进。关键词：物联网 智能浇花 传感器 CC2530一、基本原理本设计为基于物联网CC2530芯片的智能浇花系统。其基本原理是通过湿度、温度、光强度传感器来探测盆栽植物土壤的湿度和该植物适宜生长的温度和光照强度来控制植物生长需求，进而让植物更好生长。设定植物最佳生长温度区间1525C，土壤湿度为1020%RX，光照强度为1020X,那么当各指标在正常值区间内则植物安全生长，当各指标低于或高于上下限峰值时，则系统自动报警，提示主人，并且当湿度低于下限指标时，由控制器发送命令到电机，电机转动带动微型水泵开始给植物补水，若湿度超过上限值，则电机停止工作补水完成。本设计还有

4、一个水箱模块，其原理是通过水位传感器来保证水箱水位正常，同样设定水箱水位为3050cm为正常，而当水位高于或低于上下限值是，系统自动报警提示水量不足。CC2530控制器水位模块报警模块浇水模块光照强度采集模块土壤湿度采集模块温度采集模块电机模块电源二、 基本硬件系统 2.1 CC2530控制器CC2530设备系列使用的 8051 CPU 内核是一个单周期的 8051 兼容内核，它有三个不同的存储器访问总线（SFR、DATA 和 CODE/XDATA），以单周期访问 SFR、DATA 和主 SRAM。它还包括一个调试接口和一个 18输入的扩展中断单元。 CC2530 是用于2.4-GHz IEE

5、E 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大的功能。CC2530 有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB 的闪存。CC2530 具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。2.1.1 CC2530引脚介绍引脚名称 引脚 引脚类型 描述AVDD1

6、28 电源（模拟） 2-V3.6-V 模拟电源连接AVDD2 27 电源（模拟） 2-V3.6-V 模拟电源连接AVDD3 24 电源（模拟） 2-V3.6-V 模拟电源连接AVDD4 29 电源（模拟） 2-V3.6-V 模拟电源连接AVDD5 21 电源（模拟） 2-V3.6-V 模拟电源连接AVDD6 31 电源（模拟） 2-V3.6-V 模拟电源连接DCOUPL 40 电源（数字） 1.8V 数字电源去耦。不使用外部电路供应。DVDD1 39 电源（数字） 2-V3.6-V 数字电源连接DVDD2 10 电源（数字） 2-V3.6-V 数字电源连接GND - 接地 接地衬垫必须连接到一

7、个坚固的接地面。GND 1，2，3，4 未使用的引脚 连接到GNDP0_0 19 数字I/O 端口0.0P0_1 18 数字I/O 端口0.1P0_2 17 数字I/O 端口0.2P0_3 16 数字I/O 端口0.3P0_4 15 数字I/O 端口0.4P0_5 14 数字I/O 端口0.5P0_6 13 数字I/O 端口0.6P0_7 12 数字I/O 端口0.7P1_0 11 数字I/O 端口1.0-20-mA 驱动能力P1_1 9 数字I/O 端口1.1-20-mA 驱动能力P1_2 8 数字I/O 端口1.2P1_3 7 数字I/O 端口1.3P1_4 6 数字I/O 端口1.4P1

8、_5 5 数字I/O 端口1.5P1_6 38 数字I/O 端口1.6P1_7 37 数字I/O 端口1.7P2_0 36 数字I/O 端口2.0P2_1 35 数字I/O 端口2.1P2_2 34 数字I/O 端口2.2P2_3 33 数字I/O 模拟端口2.3/32.768 kHz XOSCP2_4 32 数字I/O 模拟端口2.4/32.768 kHz XOSCRBIAS 30 模拟I/O 参考电流的外部精密偏置电阻RESET_N 20 数字输入 复位，活动到低电平RF_N 26 RF I/O RX 期间负RF 输入信号到LNA RF_P 25 RF I/O RX 期间正RF 输入信号到

9、LNAXOSC_Q1 22 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚1或外部时钟输入XOSC_Q2 23 模拟I/O 32-MHz 晶振引脚22.1.2 CC2530功能介绍2.1.2.1 RF/布局适应2.4-GHz IEEE 802.15.4 的RF 收发器极高的接收灵敏度和抗干扰性能可编程的输出功率高达4.5 dBm只需极少的外接元件只需一个晶振，即可满足网状网络系统需要6-mm 6-mm 的QFN40 封装适合系统配置符合世界范围的无线电频率法规：ETSI EN 300 328 和EN 300440（欧洲），FCC CFR47 第15 部分（美国）和ARIB STD-T-66（日本）2.1.

10、2.2 低功耗主动模式RX（CPU 空闲）：24 mA主动模式TX 在1dBm（CPU 空闲）：29mA供电模式1（4 s 唤醒）：0.2 mA供电模式2（睡眠定时器运行）：1 A供电模式3（外部中断）：0.4 A宽电源电压范围（2 V3.6 V）2.1.2.3 微控制器优良的性能和具有代码预取功能的低功耗8051 微控制器内核32-、64-或128-KB 的系统内可编程闪存8-KB RAM，具备在各种供电方式下的数据保持能力支持硬件调试2.1.2.4 外设强大的5 通道DMAIEEE 802.5.4 MAC 定时器，通用定时器（一个16 位定时器，一个8 位定时器）IR 发生电路具有捕获功能

11、的32-kHz 睡眠定时器硬件支持CSMA/CA支持精确的数字化RSSI/LQI电池监视器和温度传感器具有8 路输入和可配置分辨率的12 位ADCAES 安全协处理器2 个支持多种串行通信协议的强大USART21 个通用I/O 引脚（194 mA，220 mA）看门狗定时器2.1.3 模块说明2.1.3.1 CPU 和内存CC253x芯片系列中使用的8051 CPU内核是一个单周期的8051兼容内核。它有三种不同的内存访问总线（SFR，DATA 和CODE/XDATA），单周期访问SFR，DATA 和主SRAM。它还包括一个调试接口和一个18 输入扩展中断单元。中断控制器总共提供了18 个中断

12、源，分为六个中断组，每个与四个中断优先级之一相关。当设备从活动模式回到空闲模式，任一中断服务请求就被激发。一些中断还可以从睡眠模式（供电模式1-3）唤醒设备。内存仲裁器位于系统中心，因为它通过SFR 总线把CPU 和DMA 控制器和物理存储器以及所有外设连接起来。内存仲裁器有四个内存访问点，每次访问可以映射到三个物理存储器之一：一个8-KB SRAM、闪存存储器和XREG/SFR 寄存器。它负责执行仲裁，并确定同时访问同一个物理存储器之间的顺序。8-KB SRAM映射到DATA存储空间和部分XDATA存储空间。8-KB SRAM是一个超低功耗的SRAM，即使数字部分掉电（供电模式2 和3）也能

13、保留其内容。这是对于低功耗应用来说很重要的一个功能。32/64/128/256 KB闪存块为设备提供了内电路可编程的非易失性程序存储器，映射到XDATA 存储空间。除了保存程序代码和常量以外，非易失性存储器允许应用程序保存必须保留的数据，这样设备重启之后可以使用这些数据。使用这个功能，例如可以利用已经保存的网络具体数据，就不需要经过完全启动、网络寻找和加入过程。2.1.3.2 时钟和电源管理数字内核和外设由一个1.8-V 低差稳压器供电。它提供了电源管理功能，可以实现使用不同供电模式的长电池寿命的低功耗运行。有五种不同的复位源来复位设备。2.1.3.3 外设CC2530 包括许多不同的外设，允

14、许应用程序设计者开发先进的应用。调试接口执行一个专有的两线串行接口，用于内电路调试。通过这个调试接口，可以执行整个闪存存储器的擦除、控制使能哪个振荡器、停止和开始执行用户程序、执行8051 内核提供的指令、设置代码断点，以及内核中全部指令的单步调试。使用这些技术，可以很好地执行内电路的调试和外部闪存的编程。设备含有闪存存储器以存储程序代码。闪存存储器可通过用户软件和调试接口编程。闪存控制器处理写入和擦除嵌入式闪存存储器。闪存控制器允许页面擦除和4 字节编程。I/O控制器负责所有通用I/O引脚。CPU可以配置外设模块是否控制某个引脚或它们是否受软件控制，如果是的话，每个引脚配置为一个输入还是输出，是否连接衬垫里的一个上拉或下拉电阻。CPU 中断可以分别在每个引脚上使能。每个连接到I/O 引脚的外设可以在两