基于物联网的智能浇花演示系统

*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2014年春季学期物联网综合应用实践课程设计题目：基于物联网的智能浇花演示系统专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：目录摘要................................................................................................................................................1一、基本原理...................................................................................................................................2二、基本硬件系统...................................................................................................................22.1CC2530控制器...............................................................................................................32.1.1CC2530引脚介绍...................................................................................................32.1.2CC2530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................................................................................................................................................171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,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CC25302一、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15~25︒C，土壤湿度为10~20%RX，光照强度为10~20X,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30~50cm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。二、基本硬件系统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32.1CC2530控制器CC2530设备系列使用的8051CPU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-GHzIEEE802.15.4、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8051CPU，系统内可编程闪存，8-KBRAM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。2.1.1CC2530引脚介绍引脚名称引脚引脚类型描述4AVDD128电源（模拟）2-V–3.6-V模拟电源连接AVDD227电源（模拟）2-V–3.6-V模拟电源连接AVDD324电源（模拟）2-V–3.6-V模拟电源连接AVDD429电源（模拟）2-V–3.6-V模拟电源连接AVDD521电源（模拟）2-V–3.6-V模拟电源连接AVDD631电源（模拟）2-V–3.6-V模拟电源连接DCOUPL40电源（数字）1.8V数字电源去耦。不使用外部电路供应。DVDD139电源（数字）2-V–3.6-V数字电源连接DVDD210电源（数字）2-V–3.6-V数字电源连接GND-接地接地衬垫必须连接到一个坚固的接地面。GND1，2，3，4未使用的引脚连接到GNDP0_019数字I/O端口0.0P0_118数字I/O端口0.1P0_217数字I/O端口0.2P0_316数字I/O端口0.3P0_415数字I/O端口0.4P0_514数字I/O端口0.5P0_613数字I/O端口0.6P0_712数字I/O端口0.7P1_011数字I/O端口1.0-20-mA驱动能力P1_19数字I/O端口1.1-20-mA驱动能力P1_28数字I/O端口1.2P1_37数字I/O端口1.3P1_46数字I/O端口1.4P1_55数字I/O端口1.5P1_638数字I/O端口1.6P1_737数字I/O端口1.7P2_036数字I/O端口2.0P2_135数字I/O端口2.15P2_234数字I/O端口2.2P2_333数字I/O模拟端口2.3/32.768kHzXOSCP2_432数字I/O模拟端口2.4/32.768kHzXOSCRBIAS30模拟I/O参考电流的外部精密偏置电阻RESET_N20数字输入复位，活动到低电平RF_N26RFI/ORX期间负RF输入信号到LNARF_P25RFI/ORX期间正RF输入信号到LNAXOSC_Q122模拟I/O32-MHz晶振引脚1或外部时钟输入XOSC_Q223模拟I/O32-MHz晶振引脚22.1.2CC2530功能介绍2.1.2.1RF/布局–适应2.4-GHzIE