基于物联网的精准农业示范工程节点设备设计与实现

摘要

通信技术和传感器技术的发展为实时精确测量农田环境信息提供了可能。但是,在大范围和基础设施缺乏的农业生产场景中,使用有线网络对区域进行覆盖并传输信息是十分不便的。因此可以考虑使用无线通信网络,然而直接采用一些现成的无线通信技术又显得成本很高。无线传感器网络的发展弥补了上述两种方案的不足,于是开发基于无线传感器网络理论,并且适应农业应用特点的低复杂度无线传感网就显得很有意义。它不仅解决了传统农业对环境信息采集依赖于人工操作的问题,又可以满足在较大范围内精确采集环境信息的要求。本文正是在这种背景下展开研究,设计开发出了一种可以实时捕捉环境信息、通过无线网络传输数据的低复杂度的节点设备,以组成无线传感网。
　　 本论文主要完成以下几个方面的工作:
　　 1.分析了无线传感器网络应用于农业环境监测领域的重大意义,介绍了农田传感网络的广阔发展前景。从无线传感器网络理论出发,设计了基于ZigBee技术的精准农业示范工程系统整体方案,具体介绍了系统的组成和关键设备。
　　 2.介绍了节点设备的硬件设计,给出了各个模块的电路原理图。在分析了设备的整体功能要求之后,介绍了芯片的选型。选用CC2530单片机和PIC18F单片机,设计了芯片基本模块的电路。包括传感器接口电路、串口通信电路、电源模块、外部输入控制等。
　　 3.介绍了节点设备的软件设计。按照网络功能要求,设计了通信帧结构。
　　 根据系统设备工作流程,分别设计了CC2530单片机和PIC单片机的程序。对与应用相关的外设配置、任务事件的处理过程和相应的信号处理函数都给出了详细介绍。