基于ZigBee的低功耗農田灌溉監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、隨著科技的發(fā)展，電子信息技術正在逐漸的應用到農業(yè)生產中，這產生了許多以信息網(wǎng)絡為中心的農田灌溉監(jiān)控產品，但是這些產品運行時的功耗比較高，基本上采用太陽能電池板供電，成本比較高。本文針對之前農田灌溉監(jiān)控系統(tǒng)中存在的運行功耗高的問題，研究并設計了一套低功耗的農田灌溉監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)在低功耗的情況下根據(jù)農田中土壤的溫濕度信息，完成農田的灌溉，其中系統(tǒng)運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)充分的分析農田灌溉監(jiān)控系

2、統(tǒng)的需求，明確系統(tǒng)要完成的功能及設計要求，進行系統(tǒng)的總體方案設計，并在此總體方案的基礎上進行系統(tǒng)軟硬件模塊的劃分。
　　(2)根據(jù)系統(tǒng)硬件的總體設計方案及系統(tǒng)本身特點，選擇具有低功耗的無線單片機作為本系統(tǒng)的控制器，選擇高精度的傳感器采集農田中的溫濕度信息，在芯片選型后進行了相應的硬件電路設計，搭建系統(tǒng)運行所需的硬件平臺。
　　(3)分析ZigBee協(xié)議棧MAC層協(xié)議，發(fā)現(xiàn)MAC層協(xié)議中主要存在碰撞重傳、串音、不必要的監(jiān)聽等網(wǎng)

3、絡運行時不必要能量消耗的問題。在分析協(xié)議棧存在的問題后，本文采用睡眠與監(jiān)聽、沖突避免的措施對ZigBee協(xié)議棧的MAC層協(xié)議進行改進，使ZigBee協(xié)議棧在比較低的功耗下運行，搭建低功耗的無線傳輸環(huán)境。
　　(4)為了使系統(tǒng)能夠在低功耗的情況下運行，系統(tǒng)中的節(jié)點必須睡眠，所以本文設計系統(tǒng)運行時模塊與模塊之間的通信協(xié)議，保證系統(tǒng)能夠可靠的運行。在保證系統(tǒng)能夠可靠的進行控制指令傳輸和執(zhí)行的情況下，本文設計了硬件的控制程序，控制硬件進行

4、工作。最后為了方便用戶對農田灌溉進行管理，采用串口通信、多線程和MFC技術設計了上位機管理軟件。
　　通過仿真測試，本文設計的低功耗農田灌溉監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效的實現(xiàn)系統(tǒng)的功能，在采用兩節(jié)干電池供電的情況下，本文設計的系統(tǒng)能夠連續(xù)工作200天，而傳統(tǒng)沒有采用低功耗策略的系統(tǒng)，工作時間只能達到67天，系統(tǒng)運行的功耗得到了很大的降低。更為重要的是本文對于ZigBee協(xié)議棧的MAC層功耗問題的改善，對于采用電池供電的所有ZigBee應用場合