基于物联网的温湿度控制演示系统

*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2023年春季学期物联网综合应用实践课程设计题目：基于物联网的温湿度控制演示系统专业班级：姓名：学号：指导教师：成绩：目录摘要…………………3前言…………………4一、系统分析…………………5二、系统原理………52.1SHT10引脚特性…………………62.2温湿度传感器模块………………72.3无线传感网络…………………82.4CC2530串口通信原理…………9三、硬件系统的详细设计…………93.1无线传感器通信模块……………103.2无线传感根本结构及实现原理………………113.3传感器节点WSN网络模块设计………………113.4ZigBee无线传感器网络通信标准………………13四、软件系统设计…………………154.1串口通信设计……………………154.2温度湿度传感器模块设计………164.3GPRS通信模块设计……………16五、设计总结……………………19参考文献…………20致谢………………21附录………………22摘要物联网作为朝阳的产业，被列为国家五大新兴战略性产业之一。物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。温湿度控制是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、平安防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成形成智能家居系统的居住环境。基于物联网的无线传感网络是多学科的高度交叉，知识的高度集成的前沿热点研究领域。它通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测,感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端无线传感器网络的特性决定了其不需要较高的传输带宽，而要求较低的传输延时和极低的功率消耗。IEEES02．15．4／ZigBee技术是近年来通信领域中的研究热点，具有低本钱、低功耗、低速率、低复杂度的特点和高可靠性、组网简单、灵活等优势，逐渐成为无线传感器网络事实上的国际标准。此次课程设计并实现了用无线传感器网络构成的分布式温度湿度监控系统。关键词：GPRS、ZIGBEE、串口通信、传感器网络前言家居环境是指家庭团聚、休息、学习和家务劳动的环境。家居环境条件的好坏，直接影响着居民的发病率和死亡率。城市居民每天在室内工作、学习和生活的时间占全天时间的90%左右，因此，居室环境与人类健康和儿童生长发育的关系极为密切。随着人们生活水平的提高和科技的开展，家居智能化已成为一种必然趋势而深入千家万户。家居智能化是利用计算机、通信、网络、电力自动化、信息、结构化布线、无线等技术将所有不同的设备应用和综合功能互连于一体的系统。它以住宅为平台，兼备建筑、网络家电、通信、家电设备自动化、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集系统、结构、效劳、管理为一体的平安、便利、舒适、节能、娱乐、高效、环保的居住环境。随着人们对健康的不断重视,加强对家居环境的环境状况的实时监测与治理，为人们提供一个平安、健康、舒适的生活环境,已经成为十分迫切的市场需求.嵌入式技术的开展，为环境环境检测提供了更进一步的保障。基于物联网的环境信息采集系统包含感知层、传输层、应用层三个层面；传输层常见的有温湿度、烟感、一氧化碳、压力等嵌入式传感器模块，传输层包括有线通信和无线通信两局部，应用层包括各种终端。在室内环境监测领域，以嵌入式技术为根底，结合ZigBee技术可以实现、准确、完整、可靠的反响环境信息，做到实时监控。一、系统分析该系统通过具有IIC总线接口的单片全校准字式新型相对温湿度传感器SHT10实现对温湿度的采集，将信号送至ZigBee技术，从节点采集温湿度数据每隔一定的时间轮流向主节点发送，主节点收到数据之后通过串口将各节点的温湿度数据传给智能主板。具体步骤描述:〔1〕给智能主板供电〔USB外接电源或2节干电池〕；〔2〕将一个无线节点模块插入到带LCD的智能主板的相应位置；〔3〕将温湿度及光电传感器模块插入到智能主板的传感及控制扩展口位置；〔4〕接下来将CC2530仿真器的一端通过USB线〔A型转B型〕连接到PC机，另一端通过10Pin下载线连接到智能主板的CC2530JTAG口〔J203〕；〔5〕将智能主板上电源开关拨至开位置。按下仿真器上的按钮，仿真器上的指示灯为绿色时，表示连接成功；〔6〕从北京奥尔斯电子科技生产的物联网创新实验系统OURS—IOTU2—2530下载HumiTempLight.eww文件，并运行程序；〔7〕接受关于室内的温度、湿度的变化情况,并记录数据；〔8〕将采集的数据通过GPRS通信模块传送给用户，将信息及时反响给用户；二、根本原理 本实验将使用CC2530读取室内温度湿度，并将室内的温湿度的综合信息整合传送到户主的通讯设备。由温湿度传感器SHT10的温度和湿度数据，并通过CC2530内部的ADC得到数据，然后将采样到的数据转换然后在LCD上显示，最后与互联网连接，将所采集的数据传输给用户，等待用户的信息反响。其中对温湿度的读取是利用CC2530的I/O〔P1.0和P1.1〕模拟一个类IIC的过程。其中该系统所使用的SHT10是一款高度集成的温湿度传感器芯片，提供全标定的数字输出。它采用专利的CMOSens技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。2.1SHT10引脚特性SHT10是一款高度集成的温湿度传感器芯片，提供全标定的数字输出。它采用专利的CMOSens技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并在同一芯片上，与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接。SHT10引脚特性如下：(1)VDD，GNDSHT10的供电电压为2.4~5.5V。传感器上电后，要等待11ms以越过“休眠〞状态。在此期间无需发送任何指令。电源引脚〔VDD，GND〕之间可增加一个100nF的电容，用以去耦滤波。(2)SCK用于微处理器与SHT10之间的通讯同步。由于接口包含了完全静态逻辑，因而不存在最小SCK频率。(3)DATA三态门用于数据的读取。DATA在SCK时钟下降沿之后改变状态，并仅在SCK时钟上升沿有效。数据传输期间，在SCK时钟高电平时，DATA必须保持稳定。为防止信号冲突，微处理器应驱动DATA在低电平。需要一个外部的上拉电阻〔例如：10kΩ〕将信号提拉至高电平。上拉电阻通常已包含在微处理器的I/O电路中。1、向SHT10发送命令：用一组“启动传输〞时序，来表示数据传输的初始化。它包括：当SCK时钟高电平时DATA翻转为低电平，紧接着SCK变为低电平，随后是在SCK时钟高电平时DATA翻转为高电平。后续命令包含三个地址位〔目前只支持“000〞〕，和五个命令位。SHT10会以下述方式表示已正确地接收到指令：在第8个SCK时钟的下降沿之后，将DATA拉为电平〔ACK位〕。在第9个SCK时钟的下降沿之后，释放DATA〔恢复高电平〕。2、测量时序(RH和T)：发布一组测量命令〔‘00000101’表示相对湿度RH，‘00000011’表示温度T〕后，控制器要等待测量结束。这个过程需要大约11/55/210ms，分别对应8/12/14bit测量。确切的时间随内部晶振速度，最多有±15%变化。SHTxx通过下拉DATA至低电平并进入空闲模式，表示测量的结束。控制器在再次触发SCK时钟前，必须等待这个“数据备妥〞信号来读出数据。检测数据可以先被存储，这样控制器可以继续执行其它任务在需要时再读出数据。接着传输2个字节的测量数据和1个字节的CRC奇偶校验。uC需要通过下拉DATA为低电平，以确认每个字节。所有的数据从MSB开始，右值有效〔例如：对于12bit数据，从第5个SCK时钟起算作MSB；而对于8bit数据，首字节那么无意义〕。用CRC数据确实认位，说明通讯结束。如果不使用CRC-8校验，控制器可以在测量值LSB后，通过保持确认位ack高电平，来中止通讯。在测量和通讯结束后，SHTxx自动转入休眠模式。3、通讯复位时序：如果与SHTxx通讯中断，以下信号时序可以复位串口：当DATA保持高电平时，触发SCK时钟9次或更多。在下一次指令前，发送一个“传输启动〞时序。这些时序只复位串口，状态存放器内容仍然保存.2.2温湿度传感器模块温湿度探头直接使用IIC接口进行控制，光敏探头经运放处理后输出电压信号到AD输入。IIC接口将同时连接EEPROM以及温湿度传感器两个设备，将采用使用不同的IIC设备地址的方式进行区分。使用10～12bit的AD采集器进行光敏信号采集，使用专用温湿度传感器(IIC接口)进行温湿度信号采集。一次采样使用2字节描述，MSB方式，温湿度及光电传感器模块输出数据结构如下：〔1〕仅采集温度信息：温度数据高字节，温度数据低字节。〔2〕仅采集湿度信息：湿度数据高字节，湿度数据低字节。〔3〕采集全部信息：温度数据高字节，温度数据低字节，湿度数据高字节，湿度数据低字节。〔注意：本指令一次测量，最多只上传1次采集数据，不支持连续采集数据上传〕。无线传感器网络〔WirelessSensorNetwork,简称WSN〕就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。随着微机电系统(Micro-Electro-MechanismSystem,简称MEMS)、片上系统〔SOC，SystemonChip〕、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速开展,孕育出无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)，并以其低功耗、低本钱、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。很多人都认为，这项技术的重要性可与因特网相媲美：正如因特网使得计算机能够访问各种数字信息而可以不管其保存在什么地方，传感器网络将能扩展人们与现实世界进行远程交互的能力。它甚至被人称为一种全新类型的计算机系统，这就是因为它区别于过去硬件的可到处散布的特点以及集体分析能力。然而从很多方面来说，现在的无线传感器网络就如同远在1970年的因特网，那时因特网仅仅连接了不到200所大学和军事实验室，并且研究者还在试验各种通讯协议和寻址方案。而现在，大多数传感器网络只连接了不到100个节点，更多的节点以及通讯线路会使其变得十分复杂难缠而无法正常工作。另外一个原因是单个传感器节点的价格目前还并不低廉，而且电池寿命在最好的情况下也只能维持几个月。不过这些问题并不是不可逾越的，一些无线传感器网络的产品已经上市，并且具备引人入胜的功能的新产品也会在几年之内出现。无线传感器网络所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。基于MEMS的微传感技术和无线联网技术为无线传感器网络赋予了广阔的应用前景。这些潜在的应用领域可以归纳为:军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。2.4CC2530串口通信原理UART接口可以使用2线或者含有引脚RXD、TXD、可选RTS和CTS的4线。UART操作由USART控制和状态存放器UxCSR以及UART控制存放器UxUCR来控制。这里的x是USART的编号，其数值为0或者1。当UxCSR.MODE设置为1时，就选择了UART模式。当USART收/发数据缓冲器、存放器UxBUF写入数据时，该字节发送到输出引脚TXDx。UxBUF存放器是双缓冲的。当字节传输开始时，UxCSR.ACTIVE位变为高电平，而当字节传送结束时为低。当传送结束时，UxCSR.TX_BYTE位设置为1.当USART收/发数据缓冲存放器就绪，准备接收新的发送数据时，就产生了一个中断请求。该中断在传送开始之后立刻发生，因此，当字节正在发送时，新的字节能够装入数据缓冲器。当1写入UxCSR.RE位时，在UART上数据接收就开始了。然后UART会在输入引脚TXDx中寻找有效起始位，并且设置UxCSR.ACTIVE位为1.当检测出有效起始位时，收到的字节就传入到接收存放器，UxCSR.RX_BYTE位设置为1.该操作完成时，产生接收中断。同时UxCSR.ACTIVE变为低电平。通过存放器UxBUF提供到的数据字节。当UxBUF读出时，UxCSR.RX_BYTE位由硬件清0。三、硬件系统的详细设计 本设计是基于CC2530的智能家居温湿度数据采集系统设计。因此，其重点是温湿度数据采集设计的实现，主要可分为二大局部，一是实现无线传感的硬件模块；二是实现无线传感的软件支持，也就是Zigbee协议框架的编程。实现湿度数据采集的硬件局部主要包括：无线传感器通信模块、无线传感根本结构实现原理、本设计所使用的试验箱以及软件支持、常见的无线传感模块以及实现基于CC2530的温湿度采集系统节点模块设计。实现温湿度数据采集的软件局部主要包括：Zigbee协议栈整体构架，Zigbee协议栈网络层。图〔1〕智能家居逻辑图基于物联网温湿度采集系统的硬件局部可以大体有无线传感根本结构、无线传感实现原理、本设计所使用的试验箱以及软件支持、常见的无线传感模块以及实现基于CC2530的温湿度采集系统节点模块设计等组成。其具体内容如下：无线节点模块：主要由射频单片机构成，MCU是TI的CC2530，2.4G载频棒状天线。传感及控制模块：系列传感及控制模块，包括温度传感模块、湿度传感模块、继电器模块和RS232模块等，也可以通过总线扩展用户自己的传感器及控制器部件。电源板或智能主板：即实现无线节点模块与传感及控制模块的连接，又实现系统供电，目前主要两节电池供电，保存外接电源接口，可以直接由直流电源供电。图〔2〕无线传感器节点结构3.2无线传感根本结构及实现原理无线传感器网络在设计目标方面是以数据为中心的，在无线传感器网络中，因为节点通常运行在人无法接近的恶劣甚至危险的远程环境中，所以除了少数节点也要移动外，大局部节点是静止不动的。在被检测区域内，节点任意散落，节点除了需要完成感测特定的对象外，还需要进行简单的计算，维持互相之间的网络连接等功能。并且由于能源的无法替代以及低功耗的多跳通信模式，设计无线传感节点时，有效的延长网络的生命周期以及节点的低功耗成为无线传感器网络研究的核心问题，其无线传感节点模型如以下图：图〔3〕无线传感节点模块无线传感网络的建立是基于传感器加无线传输模块的，传感器采集的数据，简单处理后经过无线传输模块传到效劳器或应用终端。目标，观测节点，传感节点和感知视场是无线传感器网络所包括的4个根本实体对象。大量传感节点随机部署，单个节点进过初始的通信和协议，通过自组织方式自行配置，形成一个传输信息的单跳链接或一系列无线网络节点组成的网络，协同形成对目标的感知视场。传感节点检测的目标信号经过传感器本地简单处理后通过单播或播送以多跳的方式通过邻近传感节点传输到观测节点。用户和远程任务管理单元那么能够通过卫星通信网络或Inteernet等外部网络，与观测节点进行数据信息的交互。观测节点向网络发布查询请求和控制指令，接受传感节点返回的目标信息。3.3传感器节点WSN网络模块设计运算放大器是把采集的信号放大，传输到ZigBee无线模块,运算放大器是延时作用,继电器是相当一个开关的作用，在这里只要有信号输出，继电器就闭合，其余的时间都是断开的,喇叭有报警的作用,PT2262是无线模块的芯片，是发送信号给中心控制器。通过传感器采集到的数据，由ZigBee无线模块传输到节点控制器，然后由红外发射芯片IR6721C芯片进行家电设备控制信号的发射，可以完成家庭内部控制和GPRS远程控制；使用通信串口连接无线数据传输芯片ZigBee网络模块,ZigBee网络模块是UART接口半双工无线传输模块。本次试验采用了加强型的ZigBee无线技术，符合工业标准应用的无线数据通信设备，可实现多设备间的数据透明传输；通过无线ZigBee进行组网通信，无线功能强大，具备中继路由和终端设备功能。图〔4〕网络模块硬件结构框图当通过传感器采集的数据由Zigbee模块传送到节点控制局部，这些信息与室内遍布的网络系统在数据库中存储、分析并且由网络传送给用户，家庭中的网络信号覆盖如图图〔5〕家庭中的网络信号覆盖图3.4ZigBee无线传感器网络通信标准无线传感器技术是目前无线通信领域内研究的一个热点技术，它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知的信息传送到用户终端。所谓传感器网络是由大量部署在一定区域内的、具有无线通信与计算能力的微小传感器节点通过自组织方式构成的能根据环境自主完成指定任务的分布式智能化网络系统。传感器网络的节点间距离很短，一般采用多跳(multi-hop)的无线通信方式通信。传感器网络可以在独立的环境下运行，也可以通过网关连接到互联网，使用户远程访问[4]。ZigBee技术译为紫蜂技术，是一个有关组网、平安和应用软件方面的新型传感器网络，被称作IEEE802.15.4(ZigBee)技术标准在标准化方面，IEEE802.15.4工作组主要负责制定物理层和MAC层的协议，其余协议主要参照和采用现有的标准，高层应用、测试和市场推广等方面的工作将由ZigBee联盟负责。其结构简单、低功耗、低速率、低本钱和可靠性高的双向无线网络通信技术，主要适合于自动控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。完整的ZigBee协议套件由高层应用层、应用会聚层、网络层、数据链路层和物理层组成。其协议如下图：应用层会聚层网络层数据链路层LLCMAC物理层物理层分别是2.4GHz物理层和868／915MHz物理层，它们都基于DSSS(DirectSequenceSpreadSpectrum，直接序列扩频)技术，使用相同的物理层数据包格式，区别在于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速率。其中2.4GHz波段为全球统一的无需申请的ISM频段，有助于ZigBee设备的推广和生产本钱的降低，该频段的物理层使用了16个信道、250kb/s的传输速率。数据链路层分为逻辑链路控制子层(LLC)和介质访问控制子层(MAC)。LLC子层功能包括传输可靠性保障、数据包的分段与重组、数据包的顺序传输；MAC层通过SSCS(Service—SpecificConvergenceSublayer，业务相关的会聚子层)协议能支持多种LLC标准，其功能包括设备间无线链路的建立、维护和撤除、确认模式的帧传送与接收、信道接入控制、帧校验、预留时隙管理和播送信息管理。网络层采用基于adhoc技术的网络协议，功能包括拓扑管理、MAC管理、路由管理和平安管理根据节点的不同角色，可分为全功能设备(FullFunctionDevice；FFD)与精简功能设备(ReducedFunctionDevice；RFD)。前者具备控制器(Controller)的功能，能够提供数据交换；后者电路较为简单且存储体容量较小，只能传送数据给FFD或从FFD接收数据。应用会聚层负责把不同的应用映射到ZigBee网络层上，包括平安与鉴权、多个业务数据流的会聚、设备发现和业务发现。应用层定义了各种类型的应用业务是协议栈的最上层用户。3.5ZigBee技术的优势1. 低功耗。在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6-24个月，甚至更长。这是ZigBee的突出优势。相比拟，蓝牙能工作数周、WiFi可工作数小时。2. 低本钱。通过大幅简化协议〔不到蓝牙的1/10〕，降低了对通信控制器的要求，按预测分析，以8051的8位微控制器测算，全功能的主节点需要32KB代码，子功能节点少至4KB代码，而且ZigBee免协议专利费。3. 低速率。ZigBee工作在250kbps的通讯速率，满足低速率传输数据的应用需求。4. 近距离。传输范围一般介于10～100m之间，在增加RF发射功率后，亦可增加到1-3km。这指的是相邻节点间的距离。如果通过路由和节点间通信的接力，传输距离将可以更远。5. 短时延。ZigBee的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms，进一步节省了电能。相比拟，蓝牙需要3-10s、WiFi需要3s。6.高容量。ZigBee可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理假设干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。7.高平安。ZigBee提供了三级平安模式，包括无平安设定、使用接入控制清单(ACL)防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES128)的对称密码，以灵活确定其平安属性。8.免执照频段。采用直接序列扩频在工业科学医疗2.4GHz(全球)(ISM)频段。ZigBee的这些特点使之最适合作为传感器网络的标准。四、软件系统设计图(7)串口通信流程图实现温湿度数据的采集的软件局部主要有ZigBee技术概述，协议栈整体架构，ZigBee协议栈网络层，AODV路由协议等几局部组成。而ZigBee协议层主要包括：网络层概述，网络层所实现的功能，网络层中常用的路由协议。AODV路由协议主要包括：协议概述，协议的根本原理，AODV路由协议消息控制帧。以下将是温湿度采集的软件局部各局部的集体介绍：图(8)数据采集流程图4.3GPRS通信模块设计以ARM6410为总控制核心，通过GPRS进行远程数据的发送与处理，使用6410串口与GPRS进行数据通信，可以将家庭内部数据信息发送给远离房间的主人，并可以通过主人发送的控制信息控制房间内家电设备。GPRS通信模块安装在智能家居控制器中，主要功能为通过GPRS网络连接到Internet网络，并主动与监控中心建立通信链路，进行双向数据通信。此局部采用的是华为MC703的模块接收和传送用户短信息。单片机对收到信息进行解释同时将处理结果通过ZigBee无线网络传给相应节点到达控制目的，实现外部网络对室内控制。GPRS通信模块设计采用了内嵌TCP/IP协议的G24GPRSOEM。该模块尺寸小，功耗低，便于集成。GPRS通信终端收发模块主要由G24模块、天线、SIM卡、相关的电平转换电路和RS232串口组成。其供电电压为5V,可采用USB端口供电；通过RS232串行口与智能家居控制器ARM进行通信。单片机与GSM模块采用串行异步通信接口，由于单片机与GSM模块工作电平不一致，二者之间要用电平转换电路连接。GSM模块通过I2C总线扩展了一个E2PROM存储器芯片AT24C64，其主要作用是存储发送的短消息。该芯片能够反复擦/写，能够持久保存数据，而且断电信息也不会丧失，这些特性正是存储数据所必需的。在单片机通过I2C总线扩展了一个Flash存储器，系统选用Am29F016D作为闪存(Flash)，单片存储容量为2M字节，16位数据宽度，用于存放显字库信息。现在市场上大多数均支持GSM07.05规定的AT指令集。该指令集是ETSI〔欧洲通信技术委员会〕发布的，其中包含了对SMS的控制。利用GSM的串行接口，单片机向发送一系列的AT命令，就能到达控制GSM模块接收SMS的目的。必须注意的是，用单片机实现时，编程必须注意它接收到的响应都是字符的ASCII码。收发模块采用AT指令操作，通过RS232串行口进行数据通信[12]。AT命令使计算机或终端与调制解调器通讯。可以按照自己的需要设置您的调制解调器，AT指令的所有命令行必须由ASCII字符“AT〞开始并由<Enter>结束。在输入一条命令期间，可以用退格键(backspace)改正除"AT"以外的错误。假设命令行中任一处出现语法错误，本行其后的内容将被忽略，并返回ERROR。大数带有超出正常范围的参数的命令将不被接收并返回ERROR。图〔9〕常见的AT常用指令这局部程序是单片机从GPRS模块读取信息。当控制端发来命令时，立即响应，并将控制端的SIM卡号和短信内容都通过串口传到SystemBuf数组中，单片机可以从此数组读到命令。图〔10〕GPRS协议系统的每个指令都可以同过嵌入式的指令方式，存储在单片机的存储芯片中，当无线手持设备远程发送信息指令时，单片机芯片进行信息的读取，分析，处理，做出如指令需求的所相应的操作。这样我们便可以在串口中将获得的数据发送出去,空调翻开。整个数据处理都是要经过中心控制器的读取，分析，发送指令。五、设计总结在无线传输技术种类多样，各有优势。ZigBee作为一种新出现的无线通信技术，以其协议简单、本钱低、功耗小、组网容易等特点，在家用系统控制、楼宇自动化、工业监控领域具有广阔的市场空间，本文主要以ZigBee为主要的无线通信，这在家居行业的技术开展和应用方面的研究具有前沿性和实用性。经过此次为期六周的嵌物联网原理及应用的课程设计，我们根本完成了《基于物联网的室内环境信息采集及控制系统设计》，的要求.这次课设我对以下的内容进行了综合的操作：1、熟悉了物联网实验箱及各种基于物联网的智能室内信息采集终端设备〔温湿度、烟感、压力等传感器嵌入式设备〕以及信息发送过程；2、掌握C了语言的串口数据收集的原理及应用；3、了解了基于物联网的智能家居〔室内信息采集及发送〕的一般过程；4、完成了课设任务书的书写。课程设计是一个将理论运用于实践的过程，是将所学知识进行升华的过程。在此过程中不仅培养了我们独立思考、动手操作的能力，更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。但是由于时间和资源有限，这里并没有将自己所有的想法都付诸实践。而且，由于知识水平所限，在系统设计当中也必然存在着很多漏洞和缺乏。不过，我始终觉得这是一个很好的工程，很具有实际意义，如果有可能，我会继续将它完善，做得更好。参考文献李俊斌，胡永忠.基于CC2530的ZigBee通信网络的应用设计,程瑞龙.嵌入式实时操作系统在基站环境采集系统中的应用.科技信息(学术研究)，2023年23期宋俊德，战晓苏，无线通信与网络[M].国防工业出版社.2023,13-14刘举平.基于GSM技术的智能家居远程控制器设计[J].微型计算机.2023，5姚万华.关于物联网的概念及根本内涵[M].中国信息界，2023,67-68致谢此次课设是对之前所有所学物联网知识的一次具体的运用，是对所学知识的一次总结和升华。课设的顺利完成离不开老师的悉心指导和同学的帮助鼓励。在此感谢我的代课和指导老师马维俊老师，在平时的物联网系统知识学习中马老师给了我莫们大的帮助，课设中马老师对于完成室内信息的采集给了我们指导性的意见，对于所遇到的问题给予了详细的解答，表达出了严谨求实的态度，值得我们学习。感谢我的同学，在搜集资料的过程中给与我实实在在的帮助，让我能够有充足的资源和信息，为课程设计的实施过程开辟了良好的空间。在遇到一些类似的问题时，可以相互讨论和交流经验，起到了很好的促进作用。在设计的过程中给与的关心和鼓励，给了我莫大的动力。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰.在此,感谢马维军老师的授课与耐心指导，感谢所有帮助我完成基于物联网综合运用设计论文的老师和同学们。附录一串口通信的核心代码:代码清单：/***************************************************************/*函数名称：initUART*功能描述：CC2530串口初始化/****************************************************************/voidinitUART(void){PERCFG=0x00;//位置1P0口P0SEL=0x3c;//P0用作串口U0CSR|=0x80;//UART方式U0GCR|=11;//baud_e=11;U0BAUD|=216;//波特率设为115200UTX0IF=1;U0CSR|=0X40;//允许接收IEN0|=0x84;//uart0接收中断}/***************************************************************/*函数名称：UartTX_Send_String*功能描述：串口发送数据函数*参数：*Data---发送数据指针*len---发送的数据长度*返回值：无/****************************************************************/voidUartTX_Send_String(UINT8*Data,intlen){intj;for(j=0;j<len;j++){U0DBUF=*Data++;while(UTX0IF==0);UTX0IF=0;}}/***************************************************************/*函数名称：HAL_ISR_FUNCTION*功能描述：串口接收数据中断函数*参数：halUart0RxIsr---中断名称*URX0_VECTOR---中断向量*返回值：无/****************************************************************/HAL_ISR_FUNCTION(halUart0RxIsr,URX0_VECTOR){UINT8temp;URX0IF=0;temp=U0DBUF;*(str+count)=temp;count++;}/***************************************************************/函数名称：main*功能描述：串口间歇发送ourselec字符串，当串口接收到数据后，再通过串口*回发出去。/****************************************************************/voidmain(){UINT8*uartch="ourselec";UINT8temp=0;SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL);//设置主时钟为32M晶振initUART();//初始化串口while(1){halWait(200);halWait(200);if(count)//判断串口是否接收到数据{temp=count;//保存接收的数据长度halWait(50);//等待数据接收完成if(temp==count)//判断数据是否接收完成{UartTX_Send_String(str,count);//回发接收到的数据str=0;count=0;}}}}附录二温湿度采集系统的程序：voidmain(){inttempera;inthumidity;chars[16];UINT8adc0_value[2];floatnum=0;SET_MAIN_CLOCK_SOURCE(CRYSTAL);