杜忠波 于嘉輝 興運(yùn)達(dá) 郭海豐 賈楠

【摘要】本文設(shè)計(jì)了一套室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。通過無線網(wǎng)絡(luò)利用ZigBee技術(shù)開發(fā)板作為下位機(jī)，與上位機(jī)LabVIEW軟件系統(tǒng)進(jìn)行通訊，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示、處理和存儲(chǔ)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了室內(nèi)環(huán)境參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測。

【關(guān)鍵詞】ZigBee LabVIEW 室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控

一、概述

今社會(huì)己經(jīng)發(fā)生了巨大變化，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為互聯(lián)網(wǎng)的延伸，已經(jīng)是人們生活中必不可少的技術(shù)，目前人工智能時(shí)代尚未到來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)己經(jīng)成為智能技術(shù)發(fā)展的鋪墊，因此應(yīng)該深入研究該專業(yè)領(lǐng)域，不斷實(shí)驗(yàn)，測試，投產(chǎn)，積累經(jīng)驗(yàn)。為了滿足人們的需求，本文設(shè)計(jì)的是基于ZigBee與LabVIEW的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，通過利用CC2530開發(fā)板以及相關(guān)的傳感器先對室內(nèi)的溫濕度進(jìn)行測量，再將人體紅外信號和有無煙霧氣體信號測試出來，并一同傳送到上位機(jī)LabVIEW計(jì)算機(jī)中，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，實(shí)時(shí)觀測室內(nèi)變化情況。

二、監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

以ZigBee的CC2530開發(fā)板作為核心模塊，完成所有的數(shù)據(jù)接收與傳輸命令。CC2530需要完成的任務(wù)就是采集室內(nèi)實(shí)時(shí)溫度與濕度的參數(shù)，以及是否有誤人體紅外信號數(shù)據(jù)的判定，室內(nèi)是否有超標(biāo)煙霧氣體的排放，最終得到比較完善的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)的采集。

該系統(tǒng)能夠?qū)κ覂?nèi)環(huán)境中的安防情況、各個(gè)房間的溫度、濕度和燃?xì)夂窟M(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。其中執(zhí)行監(jiān)控功能的模塊使用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過USB接口將采集到的各項(xiàng)監(jiān)控信息傳輸?shù)诫娔X上位機(jī)，上位機(jī)采用LabVIEW對數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和分析，最后顯示出各項(xiàng)監(jiān)控信息。

選擇DHT11采集周圍空氣中的溫度和濕度，選擇HC-SR501檢測是否有人進(jìn)入，選擇MQ-2檢測用戶家中的燃?xì)夂?，并將?shù)據(jù)發(fā)送給CC2530F256核心處理器，最后通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給接收機(jī)。上位機(jī)可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和分析，進(jìn)而判斷溫濕度是否合適，是否有人體進(jìn)入，是否發(fā)生了燃?xì)庑孤┑惹闆r。

三、下位機(jī)軟件與程序設(shè)計(jì)

（1）溫濕度下位機(jī)工AR程序編譯過程。首先將串口初始化，讓傳感器進(jìn)行預(yù)熱，接下來是最重要的一個(gè)步驟，也是將下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上的必要語言，因?yàn)樯衔粰C(jī)與下位機(jī)之間利用的串口通訊來命令將采集到的溫濕度參數(shù)以字符串的形式輸出。最后一步將整理好的字符串常量轉(zhuǎn)移到上位機(jī)上就是說數(shù)據(jù)通過USB串口通訊輸出到電腦上。

（2） MQ-2煙霧氣體參數(shù)采集程序設(shè)計(jì)。該程序的工作原理就是利用MQ-2傳感器探測是否有無可燃性氣體存在，是否有煙霧，如果有，則輸出高電平“0”，并串聯(lián)到到上位機(jī)的警報(bào)指示燈，此時(shí)為亮。反之輸出低電平“1”則不亮。程序如下：

MQ-2氣體傳感器，當(dāng)測量濃度大于設(shè)定濃度時(shí)，LED1會(huì)閃爍，MQ-2上的DD-LED也會(huì)長亮。

四、系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)程序由LabVIEW開發(fā)平臺編輯，在用戶電腦運(yùn)行，用于接收并顯示從下位機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，判斷各項(xiàng)數(shù)據(jù)是否處于正常狀態(tài)；并保存數(shù)據(jù)方便用戶查看。

要實(shí)現(xiàn)將下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上，實(shí)際上就是Lab-VIEW與ZigBee技術(shù)之間的融合，讓他們之間能夠協(xié)同工作交流，這就要求經(jīng)過ZigBee I/O口的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)類型也符合LabVIEW接受數(shù)據(jù)的類型，LabVIEW上位機(jī)的大門（I/O口）才能夠敞開，本文應(yīng)用的開發(fā)板CC2530就能夠?qū)崿F(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的正常通信，它設(shè)定好了通信協(xié)議，制定了通信基礎(chǔ)。這兩種系統(tǒng)剛好可接受串口通信，因此只需要將上位機(jī)與下位機(jī)之間連接一根USB數(shù)據(jù)線，再安裝專用的Visa串口驅(qū)動(dòng)，這時(shí)上位機(jī)LABVIEW即可接收到來自下位機(jī)的數(shù)據(jù)。