本實用新型屬于實驗室監(jiān)控領(lǐng)域，具體涉及一種基于ZigBee技術(shù)的實驗室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的有線溫濕度、空氣污染等環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)存在布線復(fù)雜、功耗高、設(shè)備維護(hù)困難等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于ZigBee技術(shù)的實驗室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的布線復(fù)雜、功耗高、設(shè)備維護(hù)困難的問題。

本實用新型采取的技術(shù)方案為：一種基于ZigBee技術(shù)的實驗室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點、終端節(jié)點和上位機，協(xié)調(diào)器節(jié)點通過ZigBee無線模塊連接有多個路由器節(jié)點，并通過RS232接口連接到上位機，每個路由器節(jié)點通過ZigBee無線模塊連接到多個終端節(jié)點，終端節(jié)點用于采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)包括溫濕度傳感器、粉塵傳感器和氣體傳感器，協(xié)調(diào)器節(jié)點還通過WiFi模塊連接到便攜式終端。

優(yōu)選的，上述協(xié)調(diào)器節(jié)點采用集成增強型8051MCU的CC2530微處理器為主控芯片，主控芯片連接有電源模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、串口通訊模塊、JTAG接口模塊和ESP8266 WiFi模塊。

優(yōu)選的，上述路由器節(jié)點包括CC2530控制模塊，CC2530控制模塊連接有電源模塊、LCD顯示模塊、LED指示燈和串口通訊模塊。

優(yōu)選的，上述終端節(jié)點單元包括CC2530控制模塊，CC2530控制模塊連接有LCD顯示模塊、溫濕度傳感器、氣體傳感器、粉塵傳感器、串口通訊模塊和電源模塊。

優(yōu)選的，上述溫濕度傳感器采用DHT11傳感器。

優(yōu)選的，上述粉塵傳感器采用夏普第光學(xué)灰塵傳感器GP2Y1010AU0F。

優(yōu)選的，上述LCD顯示模塊采用320*240液晶屏，通過多級菜單實時顯示傳感器采集的工作環(huán)境的溫濕度值和粉塵值。

本實用新型的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型協(xié)調(diào)器構(gòu)成的ZigBee無線模塊、路由器模塊實現(xiàn)實驗室內(nèi)數(shù)據(jù)采集的無線傳輸，減少了線路布局，布線更簡化，安裝更方便，功耗更低，設(shè)備維護(hù)大大簡化，維護(hù)更加方便，且ZigBee無線模塊有利于復(fù)雜的空間環(huán)境下實時監(jiān)測，WiFi模塊連接手機/平板便攜式終端可以實時監(jiān)測環(huán)境動態(tài)，達(dá)到一種雙重監(jiān)測的效果；該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)性能穩(wěn)定、功耗低、近距離無線傳輸，可以較好的滿足不同環(huán)境下的溫濕度、空氣污染等環(huán)境程度測量和監(jiān)控的需求，本實用新型還具有控制簡單、成本低的特點。

附圖說明

圖1是本實用新型的控制結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型的具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是協(xié)調(diào)器節(jié)點工作流程示意圖；

圖4是終端節(jié)點工作流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實施例對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步介紹。

實施例：如圖1-圖4所示，一種基于ZigBee技術(shù)的實驗室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，包括協(xié)調(diào)器節(jié)點、路由節(jié)點、終端節(jié)點和上位機，協(xié)調(diào)器節(jié)點通過ZigBee無線模塊連接有多個路由器節(jié)點，并通過RS232接口連接到上位機，每個路由器節(jié)點通過ZigBee無線模塊連接到多個終端節(jié)點，終端節(jié)點用于采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)包括溫濕度傳感器、粉塵傳感器和氣體傳感器，協(xié)調(diào)器節(jié)點還通過WiFi模塊連接到便攜式終端。

優(yōu)選的，上述協(xié)調(diào)器節(jié)點采用集成增強型8051MCU的CC2530微處理器為主控芯片，主控芯片連接有電源模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、串口通訊模塊、JTAG接口模塊和ESP8266 WiFi模塊。

優(yōu)選的，上述路由器節(jié)點包括CC2530控制模塊，CC2530控制模塊連接有電源模塊、LCD顯示模塊、LED指示燈和串口通訊模塊。

優(yōu)選的，上述終端節(jié)點單元包括CC2530控制模塊，CC2530控制模塊連接有LCD顯示模塊、溫濕度傳感器、氣體傳感器、粉塵傳感器、串口通訊模塊和電源模塊。

優(yōu)選的，上述溫濕度傳感器采用DHT11傳感器，DHT11與CC2530微處理器之間能采用單個總線進(jìn)行通訊，且只要一個I/O口。DHT11傳感器的溫濕度數(shù)據(jù)一次性發(fā)送給處理器模塊，溫濕度數(shù)據(jù)采用的校驗方式是精準(zhǔn)的，校驗數(shù)據(jù)是以程序方式在OTP內(nèi)部存儲的，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

優(yōu)選的，上述粉塵傳感器采用夏普第光學(xué)灰塵傳感器GP2Y1010AU0F。

優(yōu)選的，上述LCD顯示模塊采用320*240液晶屏，通過多級菜單實時顯示傳感器采集的工作環(huán)境的溫濕度值和粉塵值。

上述電源模塊本系統(tǒng)主要的供電電源有5V和3.3V，5V穩(wěn)壓采用LM7805，3.3V穩(wěn)壓電路采用AMS1117。

上述射頻模塊CC2530內(nèi)部集成了符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的2.4 GHz的RF射頻模塊，內(nèi)部存儲器和微處理器(8051)，微處理器內(nèi)部集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC，串口通信接口，通用I/O接口，AES-128安全協(xié)處理器等，能夠獨立編程控制。通過串口通信接口實現(xiàn)了CC2530與上位機的通信。

協(xié)調(diào)器節(jié)點工作流程：

協(xié)調(diào)器節(jié)點是整個環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的核心，其工作的主要流程結(jié)構(gòu)如圖3所示，上電之后，第一步初始化CC2530核心模塊和協(xié)議棧的ZigBee無線模塊，然后協(xié)調(diào)器節(jié)點會掃描信道，第二步在信道上新建網(wǎng)絡(luò)，并且指定了網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)號，協(xié)調(diào)器新建網(wǎng)絡(luò)成功后進(jìn)入無線監(jiān)測狀態(tài)，當(dāng)有路由或者現(xiàn)場終端節(jié)點請求進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時，對其分配16位短地址；如果發(fā)現(xiàn)新的節(jié)點地址將其存儲，更新和顯示關(guān)聯(lián)設(shè)備的數(shù)據(jù)，當(dāng)有數(shù)據(jù)請求時協(xié)調(diào)器會接收數(shù)據(jù)并發(fā)送給上位機監(jiān)測平臺，最后請求中斷返回，形成一個多循環(huán)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)模式。

終端節(jié)點工作流程：

終端節(jié)點具有數(shù)據(jù)存儲、采集和傳送等功能，將采集的數(shù)據(jù)信息傳輸給上一級模塊。終端節(jié)點對其設(shè)備激活完成，終端節(jié)點通電后，立刻尋求進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，加入的新終端節(jié)點必須通過已經(jīng)存在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的全功能設(shè)備才能成功加入網(wǎng)絡(luò)，在可通信范圍之內(nèi)的協(xié)調(diào)器/路由器節(jié)點會響應(yīng)請求接入網(wǎng)絡(luò)，為其節(jié)點分配一個獨一無二的ID。最后進(jìn)入“休眠?喚醒”低功耗工作模式，其中通過編寫函數(shù)代碼程序來采集和讀取并發(fā)送數(shù)據(jù)，傳感器節(jié)點流程如圖4所示。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)，因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。