鱼塘环境检测控制系统,该文是有关环境检测论文范文例文与环境检测和控制系统和鱼塘相关论文范文集.
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摘 要：本次设计主要是针对于传统的鱼塘水质环境检测中存在的问题进行优化.本系统采用的CC2530芯片,不但具有A/D口可以处理和控制传感器所采集的参数,芯片上的Zigbee无线网络模块可以进行数据的收发.采用zigbee技术应用于鱼塘水质检测环境中,建立一个环境控制自动化一体的智能监控,本人针对于系统主要进行如下所说方面的设计：
(1)传感器节点设计o (2)数据处理模块设计. (3)无线网络的搭建. (4)系统硬软件设计.
关键词：水产养殖,Zigbee技术,CC2530芯片
一、绪论
1．研究或者设计的目的和意义
对于水产养殖来说,环境的质量决定着养殖品质的好坏,所以本次设计的的是利用物联网的无线网络技术有效监测水质品质,使养殖能高产,高效,智能且节约成本,解决了传统养殖中存在的问题,对水质环境建立实时检测,通过对环境参数值实时采集与记录,能有效提高环境质量,促使养殖品质得以提升.
2．研究或设计的国内外现状和发展趋势：
国内现状和发展趋势：
随着需求高涨,我国养殖产量提高,逐渐成为全球产量和需求较高的国家,并且现在我国现在对于水产养殖的需求还在日益增加,环境的品质决定着养殖的好坏,一个良好的环境能使得养殖更加高产.但由于国内水产养殖在对环境的检测不具有智能实时监控的能力,从而容易造成水质被污染、水产品品质下降等不利后果,所以利用先进的技术实现水产养殖的信息化和智能化成为一种必要的发展方式.
国外现状和发展趋势：
国外在对ZigBee、蓝牙WIFI等无限通信技术以及多样的无限通信模块进行探讨和研究,由于人们想要比较方便的了解各种随时会发生的情况,尤其在传感和控制方面,蓝牙协议过于复杂,不利于用户的控制与修改,在这种情况下,Zigbee面世了,它是一种相比于蓝牙协议大程度简化了的无线通信模式,它功耗极低,传输速率较高,容量比较大,能快速组建一个稳定的网络,成本相较于蓝牙等类型的低上许多,使得通信间的标准变得简易,因为它具有这样的功能,所以被广泛使用,由于这样的技术需求日益增大,它已经融入人们生活的各个方面.
二、系统总体方案设计
本系统是利用CC2530芯片之间的无线通信实现鱼塘水质环境检测控制系统,总体框架如图1所示.从图可知,本系统由传感器测量模块（用于采集所需的环境参数数值）,终端节点,Zigbee通信模块,以及协调器与其上的LCD显示模块共同构成,传感器采集水质参数的数据,这数据由数据处理模块进行处理与控制,处理之后的数据通过串口发送给Zigbee通信模块,最后由zigbee通信模块无线传输给LCD显示屏上显示从而进行监测.
三、系统硬件设计
在硬件方面主要对传感器节点,终端与协调器之间的通信,zigbee初始化以及发射与接收模块进行细节设计.
3.1传感器网络节点设计
顾名思义,这部分需要的是传感器和无线网络,也就是由传感器模块,数据处理模块,zigbee通信模块与电源模块共同组成传感器节点部分的设计.此节点结构框图如图2所示.
3.2传感器模块
这模块是通过利用各种水质参数传感器收集环境参数的数据,然后将所采集到的数据通过数值转换传送给芯片CC2530进行数据处理.
3.2.1温湿度传感器
经过对各种传感器性能的比较,为了满设计的要求,我选择了温湿度传感器DHT11,它可以同时采集温度和湿度,并且是一个校准值.因为它具有较高的精确度,保证了在无线通信情况下的实时采集数据,水质参数中温湿度的采集具有可信性.如图3所示.
3.2.2 PH传感器
其中PH的值也就是酸碱度是衡量水品质的重要依据.经过大量的选型,PH的测量由比色法和电位法,根据本次设计的要求,我采用上海雷磁电子科技有限公司生产的pH复合玻璃电极,型号为E-201-C-9,如图4所示.
3.3数据处理与通信模块
本次设计之所以选用CC2530芯片,是因为其能与多种传感器相连接,并且具有zigbee无线通信模块,能完成数据处理与通信,功耗也很低,可以通过A/D口对传感器的数据采集进行控制,被处理后的数据通过Zigbee射频模块实现数据的收发,无线传输给lcd显示屏进行显示.
3.4 CC2530作为终端和协调器
1、作为协调器时
协调器是用于协调网络的搭建,作为无线网络节点的核心,相当于一个网络管理控制器,用于接收由终端上的传感器所采集的环境数据并在芯片上的lcd显示屏上进行显示.
2、作为终端时
终端插上传感器,获得传感器采集的水质参数数据,进行数据处理打包后,由Zigbee射频模块组网,组网成功终端将会与协调器取得通信.
3.5电源模块设计
为了使芯片内部电压精度比较高,输入电压应采用调制后的3.3V稳压电源.电路图如图5所示
3.6 Zigbee通信模块
3.6.1 zigbee在本次设计的应用
根据本次设计的要求,通过使用Zigbee通信模块进行传感器采集的数据的一系列收发,由此设计了以下CC2530及电路.如图6所示以及其实物图如图7所示.
四、系统软件设计
本系统是一个对环境的参数数据进行采集并实时监测的设计,需要对网络的组搭和数据采集并进行一定处理进行有关考虑,因此在软件方面有了以下设计分为：终端节点,协调器节点以及子程序.
4.1终端节点
终端节点用于传感器进行数据采集并处理,程序框图如下.
4.2协调器节点
协调器时整个无线通信的中心,协调通信的收发,协调器节点上装有LCD显示屏,进行数据采集的实时监控.
五、系统调试与运行
5.1系统调试：
根据对实物的操作,就像如图一样实现了传感器能采集数据,能将数据无线传输给协调器并且能实时在LCD显示屏上进行显示所采集的参数.实现了本次设计的要求与任务,系统成功通过调试并且很好的实现.
六、总结
本次设计是基于Zigbee无线网络技术的鱼塘水质液位环境检测控制系统,较好的优化了传统环境检测中电缆布线麻烦,设备精度不高,现代化程度较低等缺点.设计选用的是低功耗,传输效率高并含有IEEE所规范的Zigbee模块的CC2530芯片,它能以较低的成本而建立强大的网络节点,使用zigbee射频模块完成数据的处理与通信.
目的在于Zigbee无线网络的技术能在传统监测的基础上有效改变传统环境监测中所存在的部分问题,利用利用物联网的无线网络技术有效监测水质品质,提高环境的品质,从而使得养殖能高效,高产且智能化.
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