食用菌工厂化生产人工环境因子检测研究.doc

食用菌工厂化生产人工环境因子检测研究

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摘要 农业环境传感是现代设施农业发展的主要技术之一，随着食用菌设施栽培的发展，对生产过程中环境参数进行实时监测越来越重要。本文设计了基于Zigbee无线传感器网络技术的食用菌工厂环境检测系统，解决了传统有线监测布线繁琐、传感器位置不灵活、电缆老化腐蚀等不利因素。论文基于典型食用菌工厂内环境特征及远程环境监测要求制定了系统总体设计方案，进行了传感器选型；传感器采集节点、终端汇集节点模块的软硬件设计及Labview虚拟软件开发平台的远程环境监测系统的设计。现代食用菌工厂检测系统以菇房作为无线传感器网络的检测控制区域，选用CC2430无线单片机作为节点装置的硬件核心；本检测网络由传感器采集节点和具有简单执行控制的节点构成，其中采集节点用来准确及时地对温度、湿度、CO2浓度和光照等环境因子进行检测，汇聚节点用来与上位机通信。

关键词：食用菌工厂 无线传感器网络 Zigbee CC2430 Labview


The testing research of the artificial environment factor in the mushroom factory production

Abstract Agricultural environment sensor is one of the main techniques in the modern agricultural development. With the development of mushroom cultivation, the real-time monitoring of environmental parameters in the production process is more important. The paper designed the mushroom detecting system based on wireless sensor networks, solving the problem of traditional trivial wiring, the inflexible sensor location, the aging of corrosion. The article based on typical mushroom environment feature and long-range environmental monitoring control requirement, work out a system design scheme. Based on this scheme, The work includes selection for sensor; sensor acquisition node design and terminal collection node design of hardware and software；the remote environmental detecting system based on Labview software. In the modern mushroom factory detecting system, mushroom house as a detection control area for wireless sensor networks. It takes Zigbee production solutions CC2430 single-chip wireless node devices as a core hardware; This detection network is made up of sensor acquisition node and node which can simply executive control, sensor measure node is used to measure accurately and timely the parameter of temperature, humidity, Carbon dioxide concentration, light intensity and so on；gathering node is used to communication with end-upper computer.

Keywords：mushroom wireless sensor networks Zigbee CC2430 labview


目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 选题的目的及意义 1
1.3 食用菌工厂化生产检测技术的国内外现状 2
1.3.1国外的研究和发展现状 2
1.3.2国内的研究及发展趋势 2
1.4 研究的主要内容 3
1.5 食用菌工厂内环境参数指标 4
第二章 无线传感器网络概述 6
2.1 无线传感器网络的体系结构 6
2.2 无线传感器网络的特点 7
2.3 几种近距离无线通信技术 8
2.4 Zigbee协议的特点 10
2.5 Zigbee网络设备划分 11
2.6 Zigbee协议结构 12
第三章 CC2430无线单片机片上系统概述 15
3.1 CC2430简介 15
3.2 CC2430构成 17
3.2.1片上8051内核 17
3.2.2 CC2430主要特征外设 18
3.2.3 CC2430无线收发部分 18
第四章 食用菌工厂检测系统总体设计方案 20
4.1 系统总体设计方案 20
4.1.1系统的结构 20
4.1.2系统的特点 21
4.1.3系统的工作流程 21
4.2 系统硬件设计 22
4.2.1无线传感器网络（WSN）硬件结构 22
4.2.2无线传感器网络硬件解决方案选择 22
4.2.3传感器节点硬件设计 23
4.2.4终端汇聚节点（网关节点）硬件设计 35
4.3 系统软件设计 36
4.3.1系统应用模块设计 36
4.3.2传感器节点软件设计 37
4.3.3终端汇聚节点软件设计 38
4.3.4 RS-232串口程序设计 39
第五章 Labview远程环境监测系统 41
5.1 Labview软件介绍 41
5.1.1虚拟仪器编程语言 41
5.1.2 Labview的特点 42
5.2 虚拟仪器监测系统的设计过程 42
5.2.1虚拟监测仪器的设计方案 42
5.2.2远程监测系统的总体设计方案 43
5.2.3 Labview远程环境监测硬件部分 43
5.2.4 Labview远程环境监测软件部分 43
第六章 总结与展望 50
6.1 总结 50
6.2 展望 50
致谢 51
参考文献 52