转眼间ZigBee课程也上完了，本次完成了一个课程设计，希望大家能够互相探讨，解决问题，若有错误的地方麻烦大家及时提醒，我将不胜感激！当然我是和两位搭档一起合作完成，我只负责了stm32和单片机部分，希望大家多指教~~
设计方案概述
设计方案
在大棚蔬菜中安置温湿度传感器与温湿度警报显示装置，通过ZigBee通信技术，串口通信技术将采集到的该区域温湿度上传至控制系统，下发给显示装置。控制系统由STM32F103ZET6和协调器组成，接收数据信息，整理，按区域节点显示在控制端的LCD屏，判断并产生报警信号。显示装置实时显示温湿度，根据信号产生报警，关闭报警来提醒人们。
设计图
资源说明
1个STM32F103ZET6开发板
2个STC89C52单片机
3个ZigBee开发板（1个协调器，2个终端节点）
通信过程中的信息格式
为了快点完成课设，所以通信的格式特别的简洁，也不规范，考虑的因素很少，希望大家可以自己设计
五位字符（数据信息）：
第一位：节点编号（1，2）
第二位：温度的十位
第三位：温度的个位
第四位：湿度的十位
第五位：湿度的个位
五位字符（警报信息）：
第一位：警报标志（3代表1号节点警报，4代表2号节点警报）
第二位：固定为0
第三位：固定为0
第四位：固定为0
第五位：控制开关警报
模块介绍
显示报警模块
通过STC89C52单片机与采集模块进行串口通信
功能
1.将接收到的信息在数码管上显示
2.通过按键可以切换查看温湿度以及节点号
3.当收到报警信号时，报警（数码管显示全0），当接收到取消报警信号时，恢复正常显示
采集模块
作为终端节点的ZigBee开发板（CC2530）
功能
1.采集温湿度将数据发送给协调器和显示报警模块
2.接收协调器报警信号，将报警信号发送给显示报警模块
中控模块
中控模块由两部分组成：
1.一块作为协调器的ZigBee开发板
2.STM32F103ZET6开发板
它们之间通过串口通信
协调器功能
1.组建ZigBee网络
2.将采集模块上传的温湿度数据通过串口发送给STM32F103ZET6开发板
3.接收STM32F103ZET6开发板发出的报警信号并广播给终端节点
STM32F103ZET6开发板的功能
- 接收来自协调器的串口数据，并将数据信息显示到LCD屏
- 判断温度是否超过阈值，并产生报警
- 产生报警后通过按键发送报警信号或关闭报警信号给协调器
具体实现
接下来为大家介绍一下个模块的部分代码
显示报警模块
1. 接收串口信息：接受到信息产生中断，在中断服务函数中将数据存入buf数组中，由于涉及到控制信号的接收所以设置一个alterflag标志位来控制信号数据不存入buf中，只需将第五个控制位存入变量n中
void receive(void) interrupt 4{
if(RI==1)
{
//FENG=1;
if(i==5) //接收到5个后将下标置0，为下次接受做准备
i=0;
RI=0;
receiv=SBUF; //将缓存变量SBUF中数据存入变量receiv
if(i==0&&(receiv=='4'||receiv=='3') //通过数据的第一位判断是否是警报信号
alterflag=0; //警报信号标志置为0
else if(alterflag) //如果不是警报信号而是温湿度数据则存入buf中
buf[i]=receiv-0x30;
else if(i==4&&alterflag==0) //是警报信号将信号中第五个控制位存入变量n中
n=receiv;
i++;
flag=1; //接收到数据标志
}
}
2. 数码管显示：根据一些标志来判断显示的信息，数据显示：第一个为节点号，第二个为温湿度的十位，第三个为温湿度的个位。报警显示：全部显示0
void lcdshow()
{
if(alterflag==0) //是报警信号
{
if(n=='1') //报警信号第五个控制位为1则为报警
{
buf[0]=0; //数码管全部显示0
buf[1]=0;
buf[2]=0;
buf[3]=0;
buf[4]=0;
}
else if(n=='0') //报警信号第五个控制位为0则为取消报警
{
alterflag=1;
}
}
if(sign) //根据按键信息来显示温度还是湿度 sign：1为温度 0为湿度
{
P1=0xf1;
P0=led_mod[buf[2]];
delayms(5);
P1=0xf2;
P0=led_mod[buf[1]];
delayms(5);
P1=0xf4;
P0=led_mod[buf[0]];
delayms(5);
}
else
{
P1=0xf1;
P0=led_mod[buf[4]];
delayms(5);
P1=0xf2;
P0=led_mod[buf[3]];
delayms(5);
P1=0xf4;
P0=led_mod[buf[0]];
delayms(5);
}
3. 按键切换显示内容：判断是否按下，按下改变按键标志
if(KEY==0) //按键是否按下
{
delayms(10); //消抖
if(KEY==0)
{
while(KEY==0); //当按键松开
sign=!sign; //改变按键的标志
}
}
采集模块
1. 采集温湿度将数据发送给协调器和显示报警模块
终端节点加入网络后触发SEND_DATA_EVENT事件调用下面函数。
void GenericApp_SendTheMessage( void )
{
DHT11(); //温度采集
Data[0] = 2+0x30;//用于表示自己的节点号
Data[1] = wendu_shi+0x30;
Data[2] = wendu_ge+0x30;
Data[3] = shidu_shi+0x30;
Data[4] = shidu_ge+0x30;
AF_DataRequest( &GenericApp_DstAddr, &GenericApp_epDesc,
GENERICAPP_CLUSTERID,
6,
(uint8 *)&Data,
&GenericApp_TransID,
AF_DISCV_ROUTE,
AF_DEFAULT_RADIUS );//发送到协调器
HalUARTWrite(0, Data,5);//发送到显示报警模块
}
其中DHT11()为温度采集函数，其代码如下
void DHT11(void) //温湿传感启动
{
P0DIR |= 0x10;
wenshi=0;
Delay_ms(19); //>18MS 主机拉低18ms
wenshi=1;
//主机延时40us
Delay_10us();
Delay_10us();
Delay_10us();
Delay_10us();
wenshi=1;
P0DIR &= ~0x10;//重新配置IO口方向 0001 0000
if(!wenshi)
{
ucharFLAG=2;
//判断从机是否80us的低电平，响应信号是否结束
while((!wenshi)&&ucharFLAG++);
ucharFLAG=2;
while((wenshi)&&ucharFLAG++);
COM();//读湿度的高八位
ucharRH_data_H_temp=ucharcomdata;
COM();//读湿度的低八位
ucharRH_data_L_temp=ucharcomdata;
COM();//读温度的高八位
ucharT_data_H_temp=ucharcomdata;
COM();//读温度的低八位
ucharT_data_L_temp=ucharcomdata;
COM();
ucharcheckdata_temp=ucharcomdata;//校验和
//数据校验
wenshi=1;
uchartemp=(ucharT_data_H_temp+ucharT_data_L_temp+ucharRH_data_H_temp+ucharRH_data_L_temp);
if(uchartemp==ucharcheckdata_temp)//校验结果正确则收集数据
{
ucharRH_data_H=ucharRH_data_H_temp;//收集湿度
ucharRH_data_L=ucharRH_data_L_temp;
ucharT_data_H=ucharT_data_H_temp;//收集温度
ucharT_data_L=ucharT_data_L_temp;
ucharcheckdata=ucharcheckdata_temp;
}
wendu_shi=ucharT_data_H/10;
wendu_ge=ucharT_data_H%10;
shidu_shi=ucharRH_data_H/10;
shidu_ge=ucharRH_data_H%10;
}
else //没用成功读取，返回0
{
wendu_shi=0;
wendu_ge=0;
shidu_shi=0;
shidu_ge=0;
}
}
void COM(void) // 温湿写入
{
uchar i;
for(i=0;i<8;i++)
{
ucharFLAG=2;
//如果高电平 或者uchatFLAG到达0 退出循环
while((!wenshi)&&ucharFLAG++);
Delay_10us();
Delay_10us();
Delay_10us();
uchartemp=0;
if(wenshi)// 如果P0_4是高电平，
uchartemp=1;//超过30us依然为高电平，即数据为1;否则数据为0
ucharFLAG=2;
//如果是高电平并且ucharFLAG++ 一直为真 直到255 当做延时
//ucharFLAG变成0 停止执行 但是wenshi没有变成0 说明没有响应
while((wenshi)&&ucharFLAG++); //超时则跳出for循环
if(ucharFLAG==1)
break;
ucharcomdata<<=1;
ucharcomdata|=uchartemp; //判断数据是0还是1
}
}
2. 接收协调器报警信号，将报警信号发送给显示报警模块
收到协调器广播消息根据数据的第一位判断是否为发送给自己的，其中3表示1号节点，4表示2号节点。（其中烧另外一个节点时判断改为判断"3"）
void GenericApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t *pkt )
{
uint8 buf[5];
switch(pkt->clusterId)
{
case (GENERICAPP_CLUSTERID):
osal_memcpy(buf,pkt -> cmd.Data,5);
if(osal_memcmp(buf,"4",1))//只判断第一位
{
HalUARTWrite(0, buf,5);//发送到显示报警模块
}
}
}
中控模块
协调器
1. 组建ZigBee网络
网络组建成功点亮黄灯，收到终端节点传来的数据后点亮蓝灯。
2. 将采集模块上传的温湿度数据通过串口发送给STM32F103ZET6
void GenericApp_MessageMSGCB( afIncomingMSGPacket_t *pkt )
{
uint8 buf[10];
switch ( pkt->clusterId )
{
case GENERICAPP_CLUSTERID:
uint8 endbuf[2]={0x0d,0x0a};
HalLedSet(HAL_LED_1,HAL_LED_MODE_ON);
osal_memcpy(&buf,pkt->cmd.Data,5);存储终端节点的数据
HalUARTWrite(0, buf,5);//发送给STM32F103ZET6
HalUARTWrite(0, endbuf,2);//以换行符结尾
break;
}
}
3. 接收STM32F103ZET6发出的报警信号并广播给终端节点
用回调函数来处理报警信号，并以广播模式发出
GenericApp_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)AddrBroadcast;//广播模式
GenericApp_DstAddr.endPoint =GENERICAPP_ENDPOINT;
GenericApp_DstAddr.addr.shortAddr = 0xFFFF;//所有节点
以下为回调函数
static void rxCB(uint8 port, uint8 event)
{
uint8 buf[5];
HalUARTRead(0,buf,5);//读取STM32F103ZET6发来的报警信号
AF_DataRequest( &GenericApp_DstAddr, &GenericApp_epDesc,
GENERICAPP_CLUSTERID,
5,
(uint8*)&buf,
&GenericApp_TransID,
AF_DISCV_ROUTE,
AF_DEFAULT_RADIUS );//广播给网络下的所有节点
}
STM32F103ZET6
1.接收串口信息：在串口中断服务函数中将收到的数据保存在串口缓存中，根据接收到信息标志USART_RX_STA的最高位来判断是否收到数据，然后调用DataHandle函数将缓存中的数据存入对应的变量中
u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN]; //接收缓冲,最大USART_REC_LEN //（200）个字节.
//接收状态
//bit15， 接收完成标志
//bit14， 接收到0x0d
//bit13~0， 接收到的有效字节数目
u16 USART_RX_STA=0; //接收状态标记
DataHandle函数：
void DataHandle()
{
char num = USART_RX_BUF[0]; //根据数据的第一位判断是哪个节点
if(num =='1') //1节点
{
number1[0]=USART_RX_BUF[0]; //存下节点标号
number1[1]='\0';
temp1[0]=USART_RX_BUF[1]; //存下温度的十位
temp1[1]=USART_RX_BUF[2]; //存下温度的个位
temp1[2]='\0';
hum1[0]=USART_RX_BUF[3]; //存下湿度的十位
hum1[1]=USART_RX_BUF[4]; //存下湿度的个位
hum1[2]='\0';
}
else if(num=='2') //2节点
{
number2[0]=USART_RX_BUF[0];
number2[1]='\0';
temp2[0]=USART_RX_BUF[1];
temp2[1]=USART_RX_BUF[2];
temp2[2]='\0';
hum2[0]=USART_RX_BUF[3];
hum2[1]=USART_RX_BUF[4];
hum2[2]='\0';
}
}
2.LCD显示：在循环里面调用显示函数LCD_show，根据报警标志来显示相应的报警信息
void LCD_show()
{
LCD_ShowString(30,40,200,16,16,"number:");
LCD_ShowString(120,40,200,16,16,number1);
LCD_ShowString(30,60,200,16,16,"temp:");
LCD_ShowString(120,60,200,16, 16,temp1);
LCD_ShowString(30,80,200,16,16,"humidity:");
LCD_ShowString(120,80,200,16,16,hum1);
LCD_ShowString(30,100,200,16,16,"number:");
LCD_ShowString(120,100,200,16,16,number2);
LCD_ShowString(30,120,200,16,16,"temp:");
LCD_ShowString(120,120,200,16,16,temp2);
LCD_ShowString(30,140,200,16,16,"humidity:");
LCD_ShowString(120,140,200,16,16,hum2);
LCD_ShowString(30,280,200,16,16,"lowtemp:15 hightemp:19");
if(ALERT1==true && ALERT2==false) //节点1产生报警
{
LCD_ShowString(30,175,200,16,24,"ALERT1");
LCD_ShowString(30,210,200,16,24,"PRESS KEY0");
}
else if(ALERT1==false && ALERT2==true) //节点2产生报警
{
LCD_ShowString(30,175,200,16,24,"ALERT2");
LCD_ShowString(30,210,200,16,24,"PRESS KEY0");
}
else if(ALERT1 && ALERT2) //节点1，2都产生报警
{
LCD_ShowString(30,175,200,16,24,"ALERT");
LCD_ShowString(30,210,200,16,24,"PRESS KEY0");
}
}
3.判断温度是否超过阈值，并产生报警：根据收到数据转化位十进制数与阈值比较，若超过阈值则将报警标志置1，具体函数在接收到信息后进来判断，函数为ALERT01
void ALERT01()
{
int temprture1 = (temp1[0]-0x30)*10+(temp1[1]-0x30); //温度转化为十进制数
int temprture2 = (temp2[0]-0x30)*10+(temp2[1]-0x30);
if((temprture1<=lowtemp && temprture1>0) || temprture1>=hightemp) //判断节点1温度是否超过阈值
{
ALERT1 = true; //改变节点1报警标志
}
if((temprture2<=lowtemp && temprture2>0) || temprture2>=hightemp) //判断节点2温度是否超过阈值
{
ALERT2 = true; //改变节点2报警标志
}
}
4.按键下发报警信息：当产生报警后可以按KEY1下发报警信息给协调器，按KEY0可取消报警，下发取消报警信息
KEY1的中断服务函数：
void EXTI3_IRQHandler(void)
{
delay_ms(10);//消抖
if(ALERT1 || ALERT2) //有报警
{
if(ALERT1)
{
uart_send_buff(USART1,"30001",5); //第一位3与第五位1表示1号节点的报警信息
}
if(ALERT2)
{
uart_send_buff(USART1,"40001",5); //第一位4与第五位1表示2号节点的报警信息
}
LCD_Clear(WHITE);
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3); //清除LINE3上的中断标志位
}
}
KEY0的中断服务函数：
void EXTI4_IRQHandler(void)
{
delay_ms(10);//消抖
if(ALERT1 || ALERT2) //有报警
{
if(ALERT1)
{
ALERT1=false; //1节点警报标志置位false
uart_send_buff(USART1,"30000",5); //第一位3与第五位0表示1号节点的取消报警信息
}
if(ALERT2)
{
ALERT2=false; ////2节点警报标志置位false
uart_send_buff(USART1,"40000",5); //第一位4与第五位0表示2号节点的取消报警信息
}
LCD_Clear(WHITE);
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4); //清除LINE4上的中断标志位
}
}
5.下发报警信号函数uart_send_buff：
void uart_send_buff(USART_TypeDef* USARTx, u8 *buf,u8 len)
{
u8 j=0 ;
LED0=!LED0; //红灯状态反转
for(j=0;j<len;j++) //循环发送给定长度
{
while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TC)==RESET); //循环,直到发送完毕
USART_SendData(USARTx,buf[j]); //发送数据
}
}
结果展示
采集模块采集到温湿度通过串口发给显示报警模块
由图可知当前1号节点温度数值为：26，2号节点温度值为：24
当按下按键时，切换查看湿度
由图可知当前1号节点湿度数值为：17，2号节点湿度值为：16
采集模块将采集到的温湿度发给协调器，协调器通过串口输出可以看到1，2节点的温湿度
协调器通过串口将温湿度发给STM32控制板显示在LCD上并且由于温度过高发出警报
Number:1
Temp:26
Humidity:17
Number:2
Temp:24
Humidity:16
Lowtemp:15 hightemp:19
当按下按键1时通过串口发出警报信号给协调器
警报信号30001表示给1号节点的警报信号
警报信号40001表示给2号节点的警报信号
协调器在将警报信号广播给采集模块，采集模块收到信号后通过串口将信号发个显示报警模块，产生报警（数码管显示全0）
当按下按键0时通过串口发出取消警报信号给协调器
警报信号30000表示给1号节点的取消警报信号
警报信号40000表示给2号节点的警报信号
协调器在将警报信号广播给采集模块，采集模块收到信号后通过串口将信号发个显示报警模块，取消报警信号，当下次温湿度数据来到时恢复显示。
由图可知当前1号节点温度数值为：25，2号节点温度值为：24
总结
这门课程也学完了，虽然没什么机会去实践，去将所学的知识好好利用起来，希望自己以后能够多加深入，研究！
