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基于STM32W智能环境监控系统的研制

作　者: 王婷婷
导　师: 仲伟波
学　校: 江苏科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 温室监控 ZigBee技术 WiFi技术无线网关
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着科技的发展，将信息技术应用到农业生产中已成为必然趋势。在农业生产中，影响农作物生长和产量的因素很多，如环境温度、湿度、光照强度等，及时调整与改善农作物在不同时期所需要的温室环境，进一步地提高农业的生产效率和质量。因此，研制智能温室监控系统，实现对温室信息的自动采集与控制，有效地满足了现代设施农业的基本要求。本文设计并实现了一种基于STM32W智能环境监控系统，该系统由智能监控节点、ZigBee-WiFi网关和上位机三个部分组成。系统的智能监控节点是由连接光强、温湿度及CO2浓度传感器的ZigBee模块组成，节点实时采集环境参数。采集到的环境参数通过无线传感器网络传到ZigBee-WiFi无线网关，通过网关转换将数据发送到无线WiFi网络中，上位机运行客户端程序接收、显示环境参数，并可对环境参数进行调控。ZigBee-WiFi网关实现了无线传感器网络和无线局域网的数据协议转换，网关既作为ZigBee网络的协调器，负责ZigBee网络的建立、节点分配、信息存储与传输；又作为无线WiFi的节点，负责与无线Internet网络的连接和数据的传输。本文首先介绍了智能温室监控系统的应用特性和总体设计思想，然后分别从系统的总体设计、硬件设计以及软件设计等方面进行详细介绍。系统设计中采用模块化的设计思想，方便了设计中的调试和修整。本文研制的温室监控系统是对ZigBee网络的有效补充和延伸，克服了传统有线温室环境监控系统的局限性，满足了温室无线数据的采集和网络化的需要，提升了农业生产信息化与自动化的水平。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-5
目录  5-11
第1章绪论  11-16
  1.1 课题研究背景和国内外研究现状  11-13
    1.1.1 课题研究背景  11-12
    1.1.2 国内外研究现状  12-13
  1.2 研究的目的和意义  13-14
  1.3 主要研究内容  14-15
  1.4 本章小结  15-16
第2章智能环境监控系统的总体设计  16-24
  2.1 系统总体设计方案  16-18
    2.1.1 硬件总体结构设计  16-17
    2.1.2 上位机软件设计  17
    2.1.3 环境监控系统特性  17-18
  2.2 ZigBee 与 WiFi 无线通信技术  18-20
    2.2.1 ZigBee 技术  18-19
    2.2.2 WiFi 技术  19-20
  2.3 主要芯片选型  20-23
    2.3.1 STM32W108 芯片介绍  20-21
    2.3.2 AX22001 芯片介绍  21-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章系统硬件设计  24-45
  3.1 系统硬件结构  24-25
  3.2 智能监控节点硬件设计  25-38
    3.2.1 核心处理器  26
    3.2.2 最小系统设计  26-28
    3.2.3 RF 部分硬件设计  28-33
    3.2.4 程序下载和通信接口  33-34
    3.2.5 数据采集  34-38
  3.3 ZigBee-WiFi 网关设计  38-42
    3.3.1 核心处理器  39
    3.3.2 WiFi 模块硬件设计  39-40
    3.3.3 电源模块  40-41
    3.3.4 RF 部分硬件设计  41-42
    3.3.5 程序下载  42
  3.4 板卡的 PCB 设计  42-43
  3.5 硬件抗干扰设计  43-44
  3.6 本章小结  44-45
第4章系统软件设计  45-64
  4.1 上位机 PC 软件  45-48
    4.1.1 Socket 程序设计  45-48
    4.1.2 客户端程序功能  48
  4.2 智能节点软件  48-52
    4.2.1 节点功能  48-49
    4.2.2 节点的软件设计  49-52
  4.3 环境数据采集软件  52-57
    4.3.1 光强采集软件设计  52-55
    4.3.2 二氧化碳浓度采集软件设计  55
    4.3.3 温湿度采集软件设计  55-57
  4.4 ZigBee-WiFi 网关软件  57-63
    4.4.1 数据协议转换  58-59
    4.4.2 WiFi 节点软件设计  59-63
  4.5 ZigBee 与 WiFi 共存  63
  4.6 本章小结  63-64
第5章系统集成与测试  64-73
  5.1 集成测试  64-70
    5.1.1 模块硬件基础测试  64-66
    5.1.2 模块软件测试  66-70
  5.2 系统总体测试  70-72
  5.3 本章小结  72-73
结论  73-75
参考文献  75-79
附录1 WiFi 硬件电路原理图  79-80
攻读硕士期间发表的学术论文  80-82
致谢  82

基于STM32W智能环境监控系统的研制

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