本發(fā)明屬于無線通信與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種zigbee技術(shù)的大棚農(nóng)作物環(huán)境信息無線組網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

大棚是一種可以改變植物生長環(huán)境、為植物生長創(chuàng)造最佳條件、避免外界四季變化和惡劣氣候?qū)ζ溆绊懙膱鏊?，大棚建造框架結(jié)構(gòu)選用采光覆蓋材料作為全部或部分結(jié)構(gòu)材料，可在不適宜植物生長的季節(jié)栽培植物，多用于低溫季節(jié)喜溫蔬菜、水果、花卉等植物栽培或育苗等功能。溫室生產(chǎn)可達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)期，促進生長發(fā)育，防治病蟲害及提高質(zhì)量、產(chǎn)量的目的。隨著大棚農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，大棚農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式雖然正慢慢從人力為主轉(zhuǎn)向機械作業(yè)為主，但是目前，大多數(shù)種植者還是沿用人工值守的方法來看管大棚，人力物力大量浪費，而且溫濕度控制并不理想，往往因為溫濕度控制不當(dāng)造成農(nóng)作物減產(chǎn)從而帶來經(jīng)濟損失。另外，硬件設(shè)施好一些的大棚農(nóng)作物生長環(huán)境信息的獲取一般通過人工記錄和分析，然后手工輸入計算機，由相應(yīng)的軟件進行處理，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫，這種方式現(xiàn)場布線均為有線方式通信，安裝維護帶來不便，同時也增加人力資源成本比重。

我國大棚農(nóng)業(yè)控制技術(shù)在引進與自我開發(fā)過程中逐步發(fā)展起來，但大多數(shù)還處于單控制器+單傳感器+執(zhí)行機構(gòu)這種狀態(tài)?？傮w來講還處于從簡單應(yīng)用向?qū)嵱没途C合性應(yīng)用過渡的階段。針對一定區(qū)域內(nèi)信息和設(shè)備進行監(jiān)測和控制多采用有線方式通信的傳感器，網(wǎng)絡(luò)在布線和維護過程中由于線路腐蝕和損壞造成網(wǎng)絡(luò)中斷，給大棚的農(nóng)作物生產(chǎn)帶來影響。另外系統(tǒng)配置存在節(jié)點分布不均、數(shù)量偏少、數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)、節(jié)點可靠性不高等問題，難于提供實時、準(zhǔn)確的量化狀態(tài)信息，主要是靠人工經(jīng)驗，被動地實現(xiàn)保溫、降溫、遮陽和防雨，而不能主動地調(diào)節(jié)溫、光、水、肥，這幾乎成了限制大棚作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的主要障礙。

近年來隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，給大棚農(nóng)業(yè)監(jiān)測與管理技術(shù)帶來信息化變革，“設(shè)施農(nóng)業(yè)”、“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”、“智慧農(nóng)業(yè)”概念應(yīng)運而生。計算機控制與管理系統(tǒng)正在不斷吸收自動控制和信息管理領(lǐng)域新的理論和方法，結(jié)合大棚農(nóng)作物種植特點，不斷創(chuàng)新，逐步完善，從而使大棚種植業(yè)實現(xiàn)真正意義上的現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化。

基于此，設(shè)計并完成一套針對大棚農(nóng)作物環(huán)境信息多終端無線自組網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，利用zigbee技術(shù)，融合物聯(lián)網(wǎng)與嵌入式控制技術(shù)，實現(xiàn)了終端節(jié)點對大棚農(nóng)作物生長信息的實時采集、監(jiān)測，大棚農(nóng)戶可以實時了解大棚內(nèi)農(nóng)作物生長狀況，根據(jù)農(nóng)作物空氣與土壤溫濕度等參數(shù)的變化情況進行動態(tài)調(diào)控。系統(tǒng)采用zigbee芯片cc2530構(gòu)建終端采集節(jié)點、路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器匯聚節(jié)點。終端采集節(jié)點周期性采集數(shù)據(jù)通過多跳路由和協(xié)調(diào)器上報到pc監(jiān)控端和大棚農(nóng)戶手機端。監(jiān)測系統(tǒng)節(jié)點之間能夠自組織構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，即使節(jié)點發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)能夠自我修復(fù)，系統(tǒng)正常工作，組網(wǎng)通信協(xié)議簡單可靠，傳感器節(jié)點具有靈敏度高、測量準(zhǔn)確、功耗低，無線感知、自治組網(wǎng)、節(jié)點布置靈活、可重復(fù)利用等優(yōu)點，具有較大的市場競爭力和廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種zigbee技術(shù)的大棚農(nóng)作物環(huán)境信息無線組網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明采用樹狀mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，組建的網(wǎng)絡(luò)由協(xié)調(diào)器匯聚電路、路由節(jié)點電路、終端采集節(jié)點電路三種類型功能節(jié)點電路構(gòu)成；

協(xié)調(diào)器匯聚電路負(fù)責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)初始化，確定zigbee網(wǎng)絡(luò)id號和操作物理信道，并統(tǒng)籌短地址分配，提供數(shù)據(jù)路由和安全管理服務(wù)，包括巴倫配置電路、串行通信電路和zigbee主控器cc2530u1；巴倫配置電路與主控器cc2530u1實時通信，cc2530u1通過串行通信電路實現(xiàn)與主機pc數(shù)據(jù)傳輸。

路由節(jié)點電路與終端采集節(jié)點電路的硬件電路結(jié)構(gòu)設(shè)計一致，均有對農(nóng)作物生長環(huán)境信息的采集功能，終端采集節(jié)點電路負(fù)責(zé)信息采集，通過電路中射頻部分傳送信息到協(xié)調(diào)器匯聚電路。路由節(jié)點電路允許子設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，多跳路由并協(xié)助終端采集節(jié)點電路進行通信，完成數(shù)據(jù)信息的轉(zhuǎn)發(fā)，延長數(shù)據(jù)傳輸距離。路由節(jié)點電路與終端采集節(jié)點電路的區(qū)別在于路由節(jié)點電路具有數(shù)據(jù)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，而終端采集節(jié)點電路不具備此種功能；

路由節(jié)點電路與終端采集節(jié)點電路均包括土壤溫濕度傳感器sht10、巴倫配置電路、現(xiàn)場液晶顯示電路12864和zigbee主控器cc2530u1；終端采集節(jié)點電路通過zigbee主控器cc2530u1將采集到的農(nóng)作物土壤溫濕度信息處理，通過電路中射頻部分將巴倫配置電路優(yōu)化后的信號發(fā)送，同時終端采集節(jié)點電路的現(xiàn)場液晶顯示電路12864實時顯示農(nóng)作物生長信息；路由節(jié)點電路通過電路中射頻部分將接收采集電路的節(jié)點信息或者同級別路由節(jié)點電路轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)信息，利用cc2530將信息處理進行轉(zhuǎn)發(fā)直到數(shù)據(jù)信息傳輸給協(xié)調(diào)器匯聚電路為止，同時路由節(jié)點電路的現(xiàn)場液晶顯示電路12864實時顯示當(dāng)前路由節(jié)點采集的農(nóng)作物生長信息。組建網(wǎng)絡(luò)包含一個協(xié)調(diào)器匯聚電路，依據(jù)監(jiān)測區(qū)域范圍配置多個路由節(jié)點電路和多個終端采集電路。

協(xié)調(diào)器匯聚電路包括電源模塊、cc2530最小系統(tǒng)、巴倫配置電路和串行通信電路。

所述的cc2530最小系統(tǒng)包括u1、第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4、第五電容c5、第六電容c6、第七電容c7、第八電容c8、第十六電容c16、第十七電容c17、第十八電容c18、第十九電容c19、第二十電容c20、第三十一電容c31、x1、x2、第一電阻r1、第二電阻r2、第一開關(guān)s1、第一電感l(wèi)1。所述的第一電容c1的一端與第一電感l(wèi)1及u1的引腳dvdd連接，第一電容c1的另一端接地。所述的第二電容c2的一端與第一電感l(wèi)1及u1的引腳avdd_dreg連接，第二電容c2另一端接地。所述的第三電容c3的一端與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd5/avdd_soc連接，第三電容c3的另一端接地。所述的第四電容c4的一端與第一電感l(wèi)1一端及u1的引腳avdd3連接，第四電容c4的另一端接地。所述的第五電容c5的一端與第一電感l(wèi)1一端及u1的引腳avdd2及u1的引腳avdd1及u1的引腳avdd4連接，第五電容c5的另一端接地。所述的第六電容的一端c6與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd2及u1的引腳avdd1及u1的引腳avdd4連接，第六電容c6的另一端接地。所述的第七電容c7的一端與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd_guard連接，第七電容c7的另一端接地。所述的第八電容c8與第一電感l(wèi)1的一端連接，第八電容c8的另一端接地。第一l1電感的另一端與供電電原3.3v連接。所述的x2一端與第十九電容c19的一端及u1引腳的p2_3連接，x2的另一端與第二十電容c20的一端及u1的引腳p2_4連接。第十九電容c19的另一端接地，第二十電容c20的另一端接地。所述的x1一端與第十八電容c18的一端及u1引腳的xosc32_q2連接，x1的另一端與第十七電容c17的一端及u1的引腳xosc32_q1連接。第十八電容c18的另一端接地，第十七電容c17的另一端接地。所述的第十六電容c16一端與u1的引腳dcoupl連接，第十六電容c16另一端接地。所述的第二電阻r2的一端與u1的引腳rblas連接，第二電阻r2的另一端接地。ui的引腳gnd接地。所述的第三十一電容c31的一端與第一電阻r1的一端及第一開關(guān)s1的一端及u1的引腳reset_n連接，第一電阻r1的另一端接地，第三十一電容c31的另一端與開關(guān)第一開關(guān)s1的另一端連接并接供電電源3.3v。

所述的電源模塊包括lm7111芯片、第二十一電容c21、第二十二電容c22、第二十三電容c23、第二十四電容c24、第二十五電容c25、第二十六電容c26。所述的第二十一電容c21的一端與第二十二電容c22的一端及l(fā)m7111芯片引腳vin連接并接5v供電電源，第二十一電容c21的另一端與lm7111的引腳gnd連接并接地。所述的第二十三電容c23的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十三電容c23的另一端接地。所述的第二十四電容c24的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十四電容c24的另一端接地。所述的第二十五電容c25的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十五電容c25的另一端接地。所述的第二十六電容c26的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十六電容c26的另一端接地。

所述的巴倫配置電路包括第二電感l(wèi)2、第三電感l(wèi)3、第四電感l(wèi)4、第九電容c9、第十電容c10、第十一電容c11、第十二電容c12、第十三電容c13、第十四電容c14、第十五電容c15和p3。所述的第十九電容c9的一端與u1的引腳rf_p連接，第十九電容c9的另一端與第二電感l(wèi)2的一端連接，所述的第十電容c10的另一端與第二電感l(wèi)2的另一端連接。所述的第三電感l(wèi)3的一端與第二電感l(wèi)2的一端連接，第三電感l(wèi)3的另一端連接。所述的第十二電容c12的一端與第三電感l(wèi)3的一端連接。所述的第十一電容c11的一端與第二電感l(wèi)2的另一端連接，第十一電容c11的另一端接地。所述的第十四電感l(wèi)14的一端與第十一電容c11的一端連接，第十四電感l(wèi)14的另一端與第十二電容c12的另一端及第十三電容c13的一端連接，所述的第十三電容c13的另一端接地。所述的第十五電容c15的一端與第十三電容c13的一端連接，第十五電容c15的另一端，與p3及第十四電容c14的一端連接。所述的第十四電容c14的另一端接地；

所述的串行通信電路包括d2、j1、第二十七電容c27、第二十八電容c28、第二十九電容c29、第二三十電容c30。所述的第二十七電容c27的一端的與d2引腳c1+連接，第二十七電容c27的另一端與d2引腳c1-連接。所述的第二十八電容c28的一端的與d2引腳c2+連接，第二十八電容c28的另一端與d2引腳c2-連接。所述的d2引腳vcc接5v供電電源，d2引腳gnd接地，d2引腳t1in與u1引腳p0_2連接，d2引腳r1out與u1引腳p0_3連接。所述的第二十九電容c29的一端的與d2引腳v+連接，第二十九電容c29的另一端接供電電源5v。所述的第三十電容c0的一端的與d2引腳v-連接，第三十電容c30的另一端接地。所述的j1引腳2腳與d2的引腳t1out連接，j1引腳3腳與d2的引腳r1in連接。

所述的芯片u1的型號為cc2530；電源分壓芯片型號為lm7111；串口通信電平轉(zhuǎn)換芯片d2的型號為max232。所述的x1采用32mhz，x2采用32.768mhz，p3代表是的天線，j1采用的是串口接口。

終端采集電路和路由節(jié)點電路硬件電路圖均包括電源模塊、cc2530最小系統(tǒng)、巴倫配置電路、液現(xiàn)場液晶顯示電路和農(nóng)作物土壤溫濕度信息采集電路。

所述的cc2530最小系統(tǒng)包括，u1，第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4、第五電容c5、第六電容c6、第七電容c7、第八電容c8、第十六電容c16、第十七電容c17、第十八電容c18、第十九電容c19、第二十電容c20、第二十七電容c27、x1、x2、第一電阻r1、第二電阻r2、第一開關(guān)s1、第一電感l(wèi)1。所述的第一電容c1的一端與第一電感l(wèi)1及u1的引腳dvdd連接，第一電容c1的另一端接地。所述的第二電容c2的一端與第一電感l(wèi)1及u1的引腳avdd_dreg連接，第二電容c2另一端接地。所述的第三電容c3的一端與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd5/avdd_soc連接，第三電容c3的另一端接地。所述的第四電容c4的一端與第一電感l(wèi)1一端及u1的引腳avdd3連接，第四電容c4的另一端接地。所述的第五電容c5的一端與第一電感l(wèi)1一端及u1的引腳avdd2及u1的引腳avdd1及u1的引腳avdd4連接，第五電容c5的另一端接地。所述的第六電容的一端c6與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd2及u1的引腳avdd1及u1的引腳avdd4連接，第六電容c6的另一端接地。所述的第七電容c7的一端與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd_guard連接，第七電容c7的另一端接地。所述的第八電容c8與第一電感l(wèi)1的一端連接，第八電容c8的另一端接地。第一電感l(wèi)1的另一端與供電電原3.3v連接。所述的x2一端與第十九電容c19的一端及u1引腳的p2_3連接，x2的另一端與第二十電容c20的一端及u1的引腳p2_4連接。第十九電容c19的另一端接地，第二十電容c20的另一端接地。所述的x1一端與第十八電容c18的一端及u1引腳的xosc32_q2連接，x1的另一端與第十七電容c17的一端及u1的引腳xosc32_q1連接。第十八電容c18的另一端接地，第十七電容c17的另一端接地。所述的第十六電容c16一端與u1的引腳dcoupl連接，第十六電容c16另一端接地。所述的第二電阻r2的一端與u1的引腳rblas連接，第二電阻r2的另一端接地。ui的引腳gnd接地。所述的第二十七電容c27的一端與第二電阻r2的一端及第一開關(guān)s1的一端及u1的引腳reset_n連接，第二電阻r2的另一端接供電電源3.3v，第二十七電容c27的另一端與第三電阻r3的一端連接及接地，第三電阻r3的另一端與第一開關(guān)s1的另一端連接。

所述的電源模塊包括lm7111芯片、第二十一電容c21、第二十二電容c22、第二十三電容c23、第二十四電容c24、第二十五電容c25、第二十六電容c26。所述的第二十一電容c21的一端與第二十二電容c22的一端及l(fā)m7111芯片引腳vin連接并接5v供電電源，第二十一電容c21的另一端與lm7111的引腳gnd連接并接地。所述的第二十三電容c23的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十三電容c23的另一端接地。所述的第二十四電容c24的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十四電容c24的另一端接地。所述的第二十五電容c25的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十五電容c25的另一端接地。所述的第二十六電容c26的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十六電容c26的另一端接地。

所述的巴倫配置電路包括第二電感l(wèi)2、第三電感l(wèi)3、第四電感l(wèi)4、第九電容c9、第十電容c10、第十一電容c11、第十二電容c12、第十三電容c13、第十四電容c14、第十五電容c15和p3。所述的第十九電容c9的一端與u1的引腳rf_p連接，第十九電容c9的另一端與第二電感l(wèi)2的一端連接，所述的第十電容c10的另一端與第二電感l(wèi)2的另一端連接。所述的第三電感l(wèi)3的一端與第二電感l(wèi)2的一端連接，第三電感l(wèi)3的另一端連接。所述的第十二電容c12的一端與第三電感l(wèi)3的一端連接。所述的第十一電容c11的一端與第二電感l(wèi)2的另一端連接，第十一電容c11的另一端接地。所述的第十四電感l(wèi)14的一端與第十一電容c11的一端連接，第十四電感l(wèi)14的另一端與第十二電容c12的另一端及第十三電容c13的一端連接，所述的第十三電容c13的另一端接地。所述的第十五電容c15的一端與第十三電容c13的一端連接，第十五電容c15的另一端，與p3及第十四電容c14的一端連接。所述的第十四電容c14的另一端接地。

所述的現(xiàn)場液晶顯示電路包括一塊12864液晶顯示器和第四電阻r4。所述的12864液晶顯示器的第二腳rst連接供電電源5v；所述的12864液晶顯示器的第3腳到第10腳db7、db6、db5、db4、db3、db2、db1、db0分別連接u1的p2_0、p2_1、p2_2、p1_0、p1_1、p1_2、p1_3、p1_4；所述的12864液晶顯示器的第11腳e與u1的p1_5連接,第12腳rw與u1的p1_6連接；第13腳rs與u1的p1_7連接；第15腳vcc與供電電源的5v連接；第16腳gnd腳接地；第18腳cs2和第19腳cs1分別與u1的p0_0、p0_1連接；第四電阻r4的一端與供電電源5v連接，另一端與所述的12864液晶顯示器的第14腳v0端連接，中間滑動端與所述的12864液晶顯示器的第1腳vout連接。

所述的農(nóng)作物土壤溫濕度信息采集電路選取具有防水功能的土壤溫濕度傳感器sht10，sht10第一引腳接地，sht10第4引腳接5伏電壓，sht10第2引腳data與u1的第17腳p0_2相連接，sht10第3引腳sck與u1的第16腳p0_3相連接。

所述的芯片u1的型號為cc2530；電源分壓芯片型號為lm7111；串口通信電平轉(zhuǎn)換芯片d2的型號為max232。所述的x1采用32mhz，x2采用32.768mhz，p3代表是的天線，j1采用的是串口接口。土壤溫濕度采集器選擇sht10；現(xiàn)場顯示液晶型號為lcd12864。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明實用性高，且操作方便；針對現(xiàn)有大棚農(nóng)作物環(huán)境信息監(jiān)測技術(shù)匱乏、網(wǎng)絡(luò)布線困難、監(jiān)測效果不理想導(dǎo)致大棚農(nóng)作物的產(chǎn)量和效益低下，鑒于此，面向大棚種植農(nóng)戶結(jié)合無線通信技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建一款農(nóng)作物環(huán)境信息自組監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；組建的農(nóng)作物環(huán)境信息監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)具有自組織功能：網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點電路能夠感知其它節(jié)點電路的存在，并確定連接關(guān)系；若節(jié)點位置發(fā)生變動，節(jié)點發(fā)生故障等，網(wǎng)絡(luò)能夠自我修復(fù)，并對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行相應(yīng)的調(diào)整，無須人工干擾，保證整個系統(tǒng)能夠正常工作。另外，系統(tǒng)選擇低功耗網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過自組織方式構(gòu)成，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點功耗低、工作時間長、成本低，可以實現(xiàn)危險區(qū)域的低成本無人連續(xù)在線監(jiān)測，單個節(jié)點失效不影響測量效果，系統(tǒng)容錯性強。本發(fā)明已在大棚種植葡萄環(huán)境中對葡萄生長的土壤溫濕度信息進行自動組網(wǎng)監(jiān)測成功應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)協(xié)調(diào)器匯聚電路示意圖；

圖3是本發(fā)明路由節(jié)點電路與終端采集節(jié)點電路示意圖；

圖4是本發(fā)明終端采集電路工作流程示意圖；

圖5是本發(fā)明路由節(jié)點電路工作流程示意圖；

圖6是本發(fā)明協(xié)調(diào)器匯聚電路工作流程示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施過程進一步闡明本發(fā)明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，大棚農(nóng)作物環(huán)境信息無線自組網(wǎng)系統(tǒng)主要由協(xié)調(diào)器匯聚電路x、路由節(jié)點電路l和終端采集電路j三種功能電路構(gòu)建監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。組建網(wǎng)絡(luò)只有一個協(xié)調(diào)器匯聚電路，依據(jù)監(jiān)測區(qū)域范圍配置若干個路由節(jié)點電路和若干個終端采集電路。其中終端采集電路主要負(fù)責(zé)采集大棚農(nóng)作物生長信息，同時將采集的數(shù)據(jù)傳輸給路由節(jié)點電路或者協(xié)調(diào)器匯聚電路；路由節(jié)點電路主要負(fù)責(zé)將終端采集發(fā)送的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)傳送給協(xié)調(diào)器匯聚電路，同時路由節(jié)點電路兼具農(nóng)作物信息采集功能；協(xié)調(diào)器匯聚電路主要負(fù)責(zé)將終端采集電路采集到的數(shù)據(jù)和路由節(jié)點電路發(fā)送的數(shù)據(jù)信息融合，同時將數(shù)據(jù)信息通過串行通信的方式傳輸給pc機方便農(nóng)戶實時查詢與控制。整個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點電路之間自行組建通信網(wǎng)絡(luò)，即使路由節(jié)點電路出現(xiàn)故障無法工作，終端采集電路會重新搜索目標(biāo)節(jié)點，自動更新路由數(shù)據(jù)重新組建通信網(wǎng)絡(luò)，不影響網(wǎng)絡(luò)正常工作運行。采用zigbee技術(shù)傳感器節(jié)點只需要很少的能量，既可以在多個傳感器之間相互協(xié)調(diào)，以接力棒的方式利用無線傳輸將數(shù)據(jù)信息從一個傳感器傳到另一個傳感器。

圖2所示，協(xié)調(diào)器匯聚電路包括電源模塊、cc2530最小系統(tǒng)、巴倫配置電路模塊和串行通信電路。

所述的cc2530最小系統(tǒng)包括u1，第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4、第五電容c5、第六電容c6、第七電容c7、第八電容c8、第十六電容c16、第十七電容c17、第十八電容c18、第十九電容c19、第二十電容c20、第三十一電容c31、x1、x2、第一電阻r1、第二電阻r2、第一開關(guān)s1、第一電感l(wèi)1。所述的第一電容c1的一端與第一電感l(wèi)1及u1的引腳dvdd連接，第一電容c1的另一端接地。所述的第二電容c2的一端與第一電感l(wèi)1及u1的引腳avdd_dreg連接，第二電容c2另一端接地。所述的第三電容c3的一端與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd5/avdd_soc連接，第三電容c3的另一端接地。所述的第四電容c4的一端與第一電感l(wèi)1一端及u1的引腳avdd3連接，第四電容c4的另一端接地。所述的第五電容c5的一端與第一電感l(wèi)1一端及u1的引腳avdd2及u1的引腳avdd1及u1的引腳avdd4連接，第五電容c5的另一端接地。所述的第六電容的一端c6與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd2及u1的引腳avdd1及u1的引腳avdd4連接，第六電容c6的另一端接地。所述的第七電容c7的一端與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd_guard連接，第七電容c7的另一端接地。所述的第八電容c8與第一電感l(wèi)1的一端連接，第八電容c8的另一端接地。第一l1電感的另一端與供電電原3.3v連接。所述的x2一端與第十九電容c19的一端及u1引腳的p2_3連接，x2的另一端與第二十電容c20的一端及u1的引腳p2_4連接。第十九電容c19的另一端接地，第二十電容c20的另一端接地。所述的x1一端與第十八電容c18的一端及u1引腳的xosc32_q2連接，x1的另一端與第十七電容c17的一端及u1的引腳xosc32_q1連接。第十八電容c18的另一端接地，第十七電容c17的另一端接地。所述的第十六電容c16一端與u1的引腳dcoupl連接，第十六電容c16另一端接地。所述的第二電阻r2的一端與u1的引腳rblas連接，第二電阻r2的另一端接地。ui的引腳gnd接地。所述的第三十一電容c31的一端與第一電阻r1的一端及第一開關(guān)s1的一端及u1的引腳reset_n連接，第一電阻r1的另一端接地，第三十一電容c31的另一端與開關(guān)第一開關(guān)s1的另一端連接并接供電電源3.3v。所述的u1采用的是cc2530芯片。所述的x1采用的是32mhz。所述的x2采用的是32.768mhz。

所述的電源模塊包括lm7111芯片、第二十一電容c21、第二十二電容c22、第二十三電容c23、第二十四電容c24、第二十五電容c25、第二十六電容c26。所述的第二十一電容c21的一端與第二十二電容c22的一端及l(fā)m7111芯片引腳vin連接并接5v供電電源，第二十一電容c21的另一端與lm7111的引腳gnd連接并接地。所述的第二十三電容c23的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十三電容c23的另一端接地。所述的第二十四電容c24的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十四電容c24的另一端接地。所述的第二十五電容c25的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十五電容c25的另一端接地。所述的第二十六電容c26的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十六電容c26的另一端接地。

所述的巴倫配置電路包括第二電感l(wèi)2、第三電感l(wèi)3、第四電感l(wèi)4、第九電容c9、第十電容c10、第十一電容c11、第十二電容c12、第十三電容c13、第十四電容c14、第十五電容c15和p3。所述的第十九電容c9的一端與u1的引腳rf_p連接，第十九電容c9的另一端與第二電感l(wèi)2的一端連接，所述的第十電容c10的另一端與第二電感l(wèi)2的另一端連接。所述的第三電感l(wèi)3的一端與第二電感l(wèi)2的一端連接，第三電感l(wèi)3的另一端連接。所述的第十二電容c12的一端與第三電感l(wèi)3的一端連接。所述的第十一電容c11的一端與第二電感l(wèi)2的另一端連接，第十一電容c11的另一端接地。所述的第十四電感l(wèi)14的一端與第十一電容c11的一端連接，第十四電感l(wèi)14的另一端與第十二電容c12的另一端及第十三電容c13的一端連接，所述的第十三電容c13的另一端接地。所述的第十五電容c15的一端與第十三電容c13的一端連接，第十五電容c15的另一端，與p3及第十四電容c14的一端連接。所述的第十四電容c14的另一端接地。所述的u1采用的是cc2530芯片。p3代表是的天線。

所述的串行通信電路包括d2、j1、第二十七電容c27、第二十八電容c28、第二十九電容c29、第二三十電容c30。所述的第二十七電容c27的一端的與d2引腳c1+連接，第二十七電容c27的另一端與d2引腳c1-連接。所述的第二十八電容c28的一端的與d2引腳c2+連接，第二十八電容c28的另一端與d2引腳c2-連接。所述的d2引腳vcc接5v供電電源，d2引腳gnd接地，d2引腳t1in與u1引腳p0_2連接，d2引腳r1out與u1引腳p0_3連接。所述的第二十九電容c29的一端的與d2引腳v+連接，第二十九電容c29的另一端接供電電源5v。所述的第三十電容c0的一端的與d2引腳v-連接，第三十電容c30的另一端接地。所述的j1引腳2腳與d2的引腳t1out連接，j1引腳3腳與d2的引腳r1in連接。d2采用的是max232，j1采用的是串口接口。

所述的zigbee芯片u1的型號為cc2530；電源分壓芯片型號為lm7111；串口通信電平轉(zhuǎn)換芯片d2為max232。

圖3所示為終端采集電路和路由節(jié)點電路硬件電路圖(兩者硬件電路設(shè)計相同)均包括：電源模塊、cc2530最小系統(tǒng)、巴倫配置電路、液晶顯示電路和農(nóng)作物土壤溫濕度信息采集電路。

所述的cc2530最小系統(tǒng)包括u1，第一電容c1、第二電容c2、第三電容c3、第四電容c4、第五電容c5、第六電容c6、第七電容c7、第八電容c8、第十六電容c16、第十七電容c17、第十八電容c18、第十九電容c19、第二十電容c20、第二十七電容c27、x1、x2、第一電阻r1、第二電阻r2、第一開關(guān)s1、第一電感l(wèi)1。所述的第一電容c1的一端與第一電感l(wèi)1及u1的引腳dvdd連接，第一電容c1的另一端接地。所述的第二電容c2的一端與第一電感l(wèi)1及u1的引腳avdd_dreg連接，第二電容c2另一端接地。所述的第三電容c3的一端與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd5/avdd_soc連接，第三電容c3的另一端接地。所述的第四電容c4的一端與第一電感l(wèi)1一端及u1的引腳avdd3連接，第四電容c4的另一端接地。所述的第五電容c5的一端與第一電感l(wèi)1一端及u1的引腳avdd2及u1的引腳avdd1及u1的引腳avdd4連接，第五電容c5的另一端接地。所述的第六電容的一端c6與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd2及u1的引腳avdd1及u1的引腳avdd4連接，第六電容c6的另一端接地。所述的第七電容c7的一端與第一電感l(wèi)1的一端及u1的引腳avdd_guard連接，第七電容c7的另一端接地。所述的第八電容c8與第一電感l(wèi)1的一端連接，第八電容c8的另一端接地。第一電感l(wèi)1的另一端與供電電原3.3v連接。所述的x2一端與第十九電容c19的一端及u1引腳的p2_3連接，x2的另一端與第二十電容c20的一端及u1的引腳p2_4連接。第十九電容c19的另一端接地，第二十電容c20的另一端接地。所述的x1一端與第十八電容c18的一端及u1引腳的xosc32_q2連接，x1的另一端與第十七電容c17的一端及u1的引腳xosc32_q1連接。第十八電容c18的另一端接地，第十七電容c17的另一端接地。所述的第十六電容c16一端與u1的引腳dcoupl連接，第十六電容c16另一端接地。所述的第二電阻r2的一端與u1的引腳rblas連接，第二電阻r2的另一端接地。ui的引腳gnd接地。所述的第二十七電容c27的一端與第二電阻r2的一端及第一開關(guān)s1的一端及u1的引腳reset_n連接，第二電阻r2的另一端接供電電源3.3v，第二十七電容c27的另一端與第三電阻r3的一端連接及接地，第三電阻r3的另一端與第一開關(guān)s1的另一端連接。所述的u1采用的是cc2530芯片。所述的x1采用的是32mhz。所述的x2采用的是32.768mhz。

所述的電源模塊包括lm7111芯片、第二十一電容c21、第二十二電容c22、第二十三電容c23、第二十四電容c24、第二十五電容c25、第二十六電容c26。所述的第二十一電容c21的一端與第二十二電容c22的一端及l(fā)m7111芯片引腳vin連接并接5v供電電源，第二十一電容c21的另一端與lm7111的引腳gnd連接并接地。所述的第二十三電容c23的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十三電容c23的另一端接地。所述的第二十四電容c24的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十四電容c24的另一端接地。所述的第二十五電容c25的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十五電容c25的另一端接地。所述的第二十六電容c26的一端與lm7111芯片引腳vout連接，第二十六電容c26的另一端接地。

所述的巴倫配置電路包括第二電感l(wèi)2、第三電感l(wèi)3、第四電感l(wèi)4、第九電容c9、第十電容c10、第十一電容c11、第十二電容c12、第十三電容c13、第十四電容c14、第十五電容c15和p3。所述的第十九電容c9的一端與u1的引腳rf_p連接，第十九電容c9的另一端與第二電感l(wèi)2的一端連接，所述的第十電容c10的另一端與第二電感l(wèi)2的另一端連接。所述的第三電感l(wèi)3的一端與第二電感l(wèi)2的一端連接，第三電感l(wèi)3的另一端連接。所述的第十二電容c12的一端與第三電感l(wèi)3的一端連接。所述的第十一電容c11的一端與第二電感l(wèi)2的另一端連接，第十一電容c11的另一端接地。所述的第十四電感l(wèi)14的一端與第十一電容c11的一端連接，第十四電感l(wèi)14的另一端與第十二電容c12的另一端及第十三電容c13的一端連接，所述的第十三電容c13的另一端接地。所述的第十五電容c15的一端與第十三電容c13的一端連接，第十五電容c15的另一端，與p3及第十四電容c14的一端連接。所述的第十四電容c14的另一端接地。所述的u1采用的是cc2530芯片。p3代表是的天線。

所述的液晶顯示電路包括一塊12864液晶顯示器和第四電阻(滑動變阻器)r4。所述的12864液晶顯示器的第二腳rst連接供電電源5v；所述的12864液晶顯示器的第3腳到第10腳db7、db6、db5、db4、db3、db2、db1、db0分別連接u1的p2_0、p2_1、p2_2、p1_0、p1_1、p1_2、p1_3、p1_4；所述的12864液晶顯示器的第11腳e與u1的p1_5連接,第12腳rw與u1的p1_6連接；第13腳rs與u1的p1_7連接；第15腳vcc與供電電源的5v連接；第16腳gnd腳接地；第18腳cs2和第19腳cs1分別與u1的p0_0、p0_1連接；第四電阻(滑動變阻器)r4的一端與供電電源5v連接，另一端與所述的12864液晶顯示器的第14腳v0端連接，中間滑動端與所述的12864液晶顯示器的第1腳vout連接。所述的u1采用的是cc2530芯片。

所述的農(nóng)作物土壤溫濕度信息采集電路選取具有防水功能的土壤溫濕度傳感器sht10，sht10第一引腳接地，sht10第4引腳接5伏電壓，sht10第2引腳data與u1的第17腳p0_2相連接，sht10第3引腳sck與u1的第16腳p0_3相連接。所述的u1采用的是cc2530芯片。

所述的zigbee芯片u1的型號為cc2530；電源分壓芯片型號為lm7111；土壤溫濕度采集器選擇sht10；現(xiàn)場顯示液晶型號為lcd12864。

如圖2所示為協(xié)調(diào)器匯聚電路，cc2530控制器以及外圍電路設(shè)計部分工作電壓由3.3v提供，串行通信電路工作電壓由5v提供，電路射頻部分采用阻抗匹配電路與天線饋線組成，用一個巴倫配置電路模塊優(yōu)化處理，滿足輸入輸出匹配電阻(50歐)要求。zigbee處理器cc2530通過電路射頻部分收集終端采集電路與路由節(jié)點電路匯聚的數(shù)據(jù)信息并進行處理，通過串口通信上傳至pc機供大棚種植農(nóng)戶實時監(jiān)測與控制。電源模塊通過lm7111將5v電壓降壓為3.3伏，滿足電路工作需要。

圖3所示為終端采集電路與路由節(jié)點電路示意圖，終端采集電路與路由節(jié)點電路硬件電路設(shè)計兩者相同，區(qū)別在功能實現(xiàn)中，路由節(jié)點電路可以進行數(shù)據(jù)接力傳輸，終端采集電路無此項功能。終端采集電路選取cc2530作為主控制器，cc2530外圍電路設(shè)計部分工作電壓由3.3v提供，土壤溫濕度信息采集電路工作電壓由5v提供，現(xiàn)場液晶屏顯示電路工作電壓5伏提供，終端節(jié)點電路通過土壤溫濕度傳感器采集信息送給cc2530進行處理，利用電路射頻部分發(fā)送給協(xié)調(diào)器匯聚電路或者路由節(jié)點電路，一旦終端節(jié)點電路組網(wǎng)過程中連接的不是協(xié)調(diào)器是路由節(jié)點電路，則最終還是需要路由節(jié)點電路繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)將采集的數(shù)據(jù)信息傳送給協(xié)調(diào)器匯聚電路，終端采集節(jié)點本身不具備路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，現(xiàn)場端液晶顯示屏實時顯示終端節(jié)點采集的數(shù)據(jù)信息。路由節(jié)點電路選取cc2530作為主控制器，cc2530外圍電路設(shè)計部分工作電壓由3.3v提供，土壤溫濕度信息采集電路工作電壓由5v提供，現(xiàn)場液晶屏顯示電路工作電壓5伏提供，主要負(fù)責(zé)將終端采集的數(shù)據(jù)信息進行路由轉(zhuǎn)發(fā)直至傳送給協(xié)調(diào)器電路，同時路由轉(zhuǎn)發(fā)電路同時具備土壤溫濕度信息采集功能，液晶屏顯示電路只是顯示當(dāng)前路由節(jié)點電路采集的數(shù)據(jù)信息，終端節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)信息在路由節(jié)點液晶顯示屏上不顯示，所有匯聚的數(shù)據(jù)信息通過協(xié)調(diào)器電路處理發(fā)送至pc機端實時顯示。

圖4給出本發(fā)明終端采集電路工作流程示意圖，

終端采集節(jié)點電路主要負(fù)責(zé)采集土壤溫濕度信息，通過路由節(jié)點電路傳送到協(xié)調(diào)器匯聚節(jié)點。終端采集節(jié)點通電運行后，對終端節(jié)點設(shè)備進行初始化配置，終端節(jié)點通過調(diào)用zdo_start()提出入網(wǎng)申請，搜索協(xié)調(diào)器節(jié)點或者路由轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，一旦有父節(jié)點可以組網(wǎng)，終端采集電路調(diào)用zb_binddevicerequest()發(fā)出綁定請求，綁定成功終端采集節(jié)點執(zhí)行zb_senddatareques()周期性發(fā)送采集的數(shù)據(jù)信息。

圖5是本發(fā)明路由轉(zhuǎn)發(fā)電路工作流程示意圖，

路由節(jié)點一旦監(jiān)測到網(wǎng)絡(luò)會自動綁定到一個響應(yīng)的協(xié)調(diào)器節(jié)點或者父路由節(jié)點，申請加入網(wǎng)絡(luò)。路由節(jié)點電路通電后進行設(shè)備初始化配置，路由節(jié)點電路不斷搜索是否有可以加入的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，一旦監(jiān)測到有父路由節(jié)點電路或者協(xié)調(diào)器許可路由節(jié)點電路入網(wǎng)，則路由節(jié)點調(diào)用startoption加載系統(tǒng)引導(dǎo)項，啟動路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，將收集的所有數(shù)據(jù)信息發(fā)送給父路由或者協(xié)調(diào)器。入網(wǎng)成功后一旦有其它節(jié)點電路對本次路由節(jié)點電路提出入網(wǎng)申請，需要判斷申請節(jié)點電路類型，以便為節(jié)點配置系統(tǒng)加載項，分配網(wǎng)絡(luò)地址完成節(jié)點入網(wǎng)工作，實現(xiàn)多跳數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

圖6是本發(fā)明協(xié)調(diào)器匯聚電路工作流程示意圖，協(xié)調(diào)器電路軟件設(shè)計包括設(shè)備初始化配置、協(xié)調(diào)器組網(wǎng)、路由轉(zhuǎn)發(fā)電路和終端采集電路入網(wǎng)等工作，協(xié)調(diào)器是整個監(jiān)測網(wǎng)的組網(wǎng)核心，所有數(shù)據(jù)的匯聚經(jīng)過協(xié)調(diào)器傳輸?shù)缴衔粰C供大棚種植戶實時監(jiān)測與管理。系統(tǒng)上電運行后，對設(shè)備進行初始化配置，節(jié)點作為協(xié)調(diào)器電路構(gòu)建zigbee網(wǎng)絡(luò)的第一層，即網(wǎng)絡(luò)的控制中心(所有數(shù)據(jù)都需要經(jīng)過協(xié)調(diào)器進行匯聚處理)，網(wǎng)絡(luò)不斷監(jiān)聽是否有路由節(jié)點電路或者終端采集電路提出入網(wǎng)申請，一旦子節(jié)點入網(wǎng)成功設(shè)置子節(jié)點系統(tǒng)加載項，并為子節(jié)點分配網(wǎng)絡(luò)地址(panid)，節(jié)點設(shè)備使用短地址通信。協(xié)調(diào)器電路不管系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是否有子節(jié)點加入都會實時更新并收集子節(jié)點發(fā)送給協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)信息，協(xié)調(diào)器將匯聚的數(shù)據(jù)信息通過串行通信上報至pc端，供大棚種植戶實時監(jiān)控。