基于 ZigBee物联网的机房环境监测系统的设计与实现
摘 要
目前，国外有许多与机房环境监控系统相关的产品，例如：美国的艾默生（EMERSON）公司开发的机房环境集中监控系统，占据了国际市场的较大份额。国内也有很多大型企业在使用监控系统。集中监控系统是一体化的环境、视频管理系统。本系统设计选用DHT11温湿度传感器，CC2530无线通信模块，实现了温湿度的采集与现场无线传感器网络，实现该系统需要根据物联网体系结构及相关技术对机房环境监控系统做总体设计；传感器主要选择温湿度传感器以及水浸传感器等。本系统基于第二代片上系统 CC2530，并结合 ZigBee协议栈，将无线传感器节点组成网络，传感器节点收集数据并通过路由器、协调器与上位机实现串行通讯，从而可以实时监控目标地点环境。本文中阐述了协调器、传感器等各个部分的软硬件设计，并通过实验证明本系统对于环境监测的高效性、便捷性、可靠性。连接一个 OLED 显示屏来显示相关信息，利用 LED 等来显示网络连接是否成功。路由器节点的硬件构成与协调器基本一致，主要负责子设备加入网络。终端传感器节点需要连接一个 OLED 显示屏来显示 ID 号和温湿度,并且需要连接各个传感器实现数据的采集。其中温湿度传感器选用 DHT11,该传感器可以同时测量温度和湿度两项数据，并且响应时间很快。
关键词：物联网，传感器，温湿度，监控
At present, there are many products related to the computer room environment monitoring system abroad, such as the centralized monitoring system of the computer room environment developed by Emerson (EMERSON) Company in the United States, which occupies a large share of the international market. There are also many large enterprises in China using the monitoring system. Centralized monitoring system is an integrated environment and video management system. DHT11 temperature and humidity sensor and CC2530 wireless communication module are selected in the design of the system to realize the collection of temperature and humidity and the wireless sensor network on the spot. To realize the system, the overall design of the computer room environment monitoring system is needed according to the architecture of the Internet of Things and related technologies. The sensor mainly chooses temperature and humidity sensor and water immersion sensor. This system is based on the second generation on-chip system CC2530 and combines the ZigBee protocol stack to form a network of wireless sensor nodes. The sensor nodes collect data and realize serial communication with the host computer through routers, coordinators, so that the environment of the target location can be monitored in real time. This paper describes the hardware and software design of coordinator, sensor and other parts, and proves the efficiency, convenience and reliability of the system for environmental monitoring through experiments. Connect an OLED display screen to display relevant information, and use LED to show whether the network connection is successful. The hardware structure of the router node is basically consistent with that of the coordinator, which is mainly responsible for the sub-devices joining the network. Terminal sensor nodes need to connect an OLED display screen to display ID number and temperature and humidity, and need to connect each sensor to achieve data acquisition. DHT11 is chosen as the temperature and humidity sensor. The sensor can simultaneously measure temperature and humidity data, and the response time is fast.
Key words: Internet of Things, Sensors, Temperature and Humidity, Monitoring
目录
摘 要 I
Abstract III
1 绪论 1
1.1课题的来源 1
1.2课题的意义 1
1.3基于物联网的温湿度监控系统发展现状 2
1.3.1物联网的应用与发展前景 2
1.3.2温湿度传感器的发展趋势 3
1.4课题研究的主要内容 4
2系统方案分析与总体设计 5
2.1基于物联网的温湿度监控系统的方案需求 5
2.2基于物联网的温湿度监控系统的方案总体设计 6
3基于CC2530的温湿度采集模块设计 7
3.1模块总体设计 7
3.2温湿度传感器选型 9
3.2.1 DHT11传感器概述 9
3.2.2 DHT11传感器的特点 10
3.2.3 传感器性能说明 10
3.2.4 串行接口 11
3.2.5 电气特性 12
3.2.6 应用信息 12
3.2.7 DHT11引脚说明 13
3.3无线通信模块参数 13
3.4温湿度数据采集与通信程序设计 15
4 GPRS远程通信模块设计 19
4.1设计需求 20
4.2模块总体设计内容 20
4.2.1设计说明 20
4.2.2硬件设计 21
4.2.3软件设计 23
结论 26
参考文献 27
致谢 29
附录一：温湿度数据采集程序与无线通信代码 30
附录二：设计实物及显示图 35
参考文献
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