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基于ZigBee的低功耗农田灌溉监控系统设计与实现

更新时间：2020-03-27 19:51:07 大小：4M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：zigbee 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

随着科技的发展，电子信息技术正在逐渐的应用到农业生产中，这产生了许多以信息网络为中心的农田灌溉监控产品，但是这些产品运行时的功耗比较高，基本上采用太阳能电池板供电，成本比较高。本文针对之前农田灌溉监控系统中存在的运行功耗高的问题，研究并设计了一套低功耗的农田灌溉监控系统，系统在低功耗的情况下根据农田中土壤的温湿度信息，完成农田的灌溉，其中系统运行的功耗低是本文的主要特色。全文主要完成的工作如下：

  (1)充分的分析农田灌溉监控系统的需求，明确系统要完成的功能及设计要求，进行系统的总体方案设计，并在此总体方案的基础上进行系统软硬件模块的划分。

  (2)根据系统硬件的总体设计方案及系统本身特点，选择具有低功耗的无线单片机作为本系统的控制器，选择高精度的传感器采集农田中的温湿度信息，在芯片选型后进行了相应的硬件电路设计，搭建系统运行所需的硬件平台。

  (3)分析ZigBee协议栈MAC层协议，发现MAC层协议中主要存在碰撞重传、串音、不必要的监听等网络运行时不必要能量消耗的问题。在分析协议栈存在的问题后，本文采用睡眠与监听、冲突避免的措施对ZigBee协议栈的MAC层协议进行改进，使ZigBee协议栈在比较低的功耗下运行，搭建低功耗的无线传输环境。

  (4)为了使系统能够在低功耗的情况下运行，系统中的节点必须睡眠，所以本文设计系统运行时模块与模块之间的通信协议，保证系统能够可靠的运行。在保证系统能够可靠的进行控制指令传输和执行的情况下，本文设计了硬件的控制程序，控制硬件进行工作。最后为了方便用户对农田灌溉进行管理，采用串口通信、多线程和MFC技术设计了上位机管理软件。

  通过仿真测试，本文设计的低功耗农田灌溉监控系统能够有效的实现系统的功能，在采用两节干电池供电的情况下，本文设计的系统能够连续工作200天，而传统没有采用低功耗策略的系统，工作时间只能达到67天，系统运行的功耗得到了很大的降低。更为重要的是本文对于ZigBee协议栈的MAC层功耗问题的改善，对于采用电池供电的所有ZigBee应用场合极其重要，使ZigBee技术能够更加广泛的应用。

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