智能小区环境监测系统.docx

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1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计智能小区环境监测系统学 院：专 业：姓 名：指导老师：信息学院通信工程曾萍学 号：职 称：160108104394程加斌教授中国珠海二二年四月诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计智能小区环境监测系统是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 日期：年月日智能小区环境监测系统摘 要20世纪末到如今社会，科学技术正在飞速发展，智能化话题也越来越突出。智能小区作为智能化的重点，已经成为了当今社会的基础设施。智能化小区系统又分多个子系统，智能家居和智能安防

2、是其较为广为人知的两个部分。其中，环境监测是其重要的组成部分。本设计基于嵌入式技术和ZigBee技术，建立智能化小区环境监测系统。首先协调器建立ZigBee组网，终端节点根据协议加入组网；加入成功后将采集的传感数据发送给协调器，协调器分析后再将数据传给嵌入式系统，即6818开发板；开发板通过C+程序将其转化成日常生活中人们一眼就能看懂的信息，显示到开发板屏幕上。如果程序检测接收的数据数值超过了正常的范围，开发板就会发出警报，提醒用户此处危险。本系统的宗旨就是为小区用户提供安全、高效、便捷的居住环境。关键词：嵌入式；ZigBee；智能化；环境监测Environment monitoring sy

3、stem of Intelligent CommunityAbstractSince the end of the 20th century, the level of social civilization and science and technology is developing rapidly, and the topic of intelligence is becoming more and more prominent in modern society. As the focus of intelligence, intelligent community has beco

4、me one of the infrastructure of modern society. Intelligent community system is not a single system, it is divided into many sub-systems, among which smart home and intelligent security are well known. Among them, environmental monitoring is an important part. Based on the embedded technology and Zi

5、gBee technology, the design establishes the intelligent community environment monitoring system. First, the coordinator establishes ZigBee network, and the terminal node joins the network according to the protocol; after joining successfully, the collected sensor data is sent to the coordinator, and

6、 the coordinator analyzes and then transmits the data to the embedded system, i.e. 6818 development board; the development board transforms it into information that people can understand in daily life through C + + program, and displays it on the development board screen. If the program detects that

7、 the received data value exceeds the normal range, the development board will give an alarm to remind the user of the danger. The purpose of this system is to provide safe, efficient and convenient living environment for community users.Keywords: Embedded; ZigBee; Intelligent; Environmental monitori

8、ng 目 录1 前言11.1本设计的目的、意义及应用的技术11.1.1嵌入式技术11.1.2 ZigBee技术21.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题21.2.1国外智能化小区的发展概况21.2.2我国智能化小区的发展概况31.2.3存在问题31.3本设计应解决的主要问题42本设计52.1设计原理52.1.1 GEC6818开发板62.1.2 GEC2530ZigBee模块72.1.3 DHT11温湿度模块82.1.4 MQ-2烟雾传感器82.2方案选择92.2.1分析问题102.2.2设计过程133结论18参考文献19谢 辞20附 录21附录1 主要代码21附录2 实物图251 前言智能

9、化小区这个概念虽然再上世纪80年代末就已经提出，但在我国出现是在20世纪末的时候，虽然没有达到美国等发达国家那种程度，但几十年的发展，让我国在这个领域取得了不容忽视的成就1。智能化不仅是世界潮流，也是必然趋势。我国智能化也在为住户提供安全、便捷、舒适的居住环境而继续努力研发中。1.1本设计的目的、意义及应用的技术智能小区已成为社会信息化的重要基础设施之一，智能小区的建设也成为当今社会建设的重点对象。小区的总体构成包含了多项先进技术，涉及到多个不同学科领域，是一项综合了多种集成系统的应用。其首要的就是综合布线技术，小区内在哪布线怎么布线才能合理有效地利用空间和资源，不造成资源浪费。除此，计算机技

10、术、远程通信技术等技术也是不可或缺的2。环境监测在日常生活中是必不可少的，像森林防火、堤坝水位监测、化工厂气体检测等对环境有影响的事物，都在环境监测的范畴。按照事先约定的时间和空间，利用可以比较的环境信息和收集的资料分析环境，建设优美环境的同时还可预防各种人为或自然的灾害，如火灾、可燃气泄漏等等。智能小区若能加强对小区环境的管理力度，小区内的居住舒适度和安全性都会得到提升3。本文设计系统可以当作是小区智能化系统中的一个子系统，主要有温度监测、湿度监测、烟雾报警、红外报警等功能。为打造小区内安全、舒适、便捷的居住环境，环境监测应得到重视。为节省成本，降低预算，结合嵌入式系统和ZigBee组网，本

11、设计采用了双向无线传感技术，用于监测小区内的温度、湿度和烟雾浓度等环境因素，系统复杂度较低。然后再将传感节点监测的数据通过协调器发送到GEC6818开发板，分析、显示串口数据。1.1.1嵌入式技术嵌入式技术始于20世纪70年代，最开始基于单片机发展。嵌入式通常指的就是嵌入式系统 ，是一种软硬件结合的专用计算机系统。嵌入式在如今的信息社会很是常见，像清扫方便的扫地机器人、各大高校比赛用的智能小车、无人机等，系统实现可以很简单，只需要单个程序就可以控制设备，有些包含了操作系统的就会相对复杂点。嵌入式编程语言大多使用C语言，虽然它在高级语言里是比较“低级”的存在，但很大程度上它可以直接对硬件进行操作

12、4。除C语言外，嵌入式语言还有C+、Ada、PHP等，本文系统使用的是C+编程语言，因其良好的函数封装性，调用接口十分方便。嵌入式操作系统有很多种，Linux是其中之一。Ubuntu作为一个在嵌入式开发中有着重要地位的Linux操作系统，Windows下编写好的代码多数需要在Ubuntu中进行交叉编译后才可以在嵌入式设备中运行，虽然Ubuntu中也可以编写代码，但始终没有那么方便。1.1.2 ZigBee技术ZigBee 这个名字的来源于蜜蜂获取信息的方式，所以ZigBee 技术又名紫蜂技术，是一种复杂度和功耗都较低的近距离无线传输技术。由于ZigBee本身成本较低，又有加密算法保护其数据安全

13、，所以它应用范围也挺广，但主要应用于各种数据传输要求距离较短的电子设备5。ZigBee最大的特点就是自组网，一个协调器连接搭建网络，路由作为传送数据的媒介，终端连接各种传感器采集信息，理论上它可以又65535个节点接入。协调器搭建好网络后，只要在网络通信范围内，ZigBee节点就可以自动寻找网络加入，且数据传输时还不会碰撞在一起，既安全又可靠。其中网状网络是自组网三种拓扑结构中通信能力最强大的，网状网络四通八达，数据传输优先选择最短距离，若不通就选择另一条路，终端节点的数据总能送达目的地6。ZigBee另一特点就是功耗很低，非常地省电，一个节点2节干电池就可以工作很长时间，减少了支出。1.2本

14、设计在国内外的发展概况及存在的问题智能小区为智能化技术的发展提供了重要的平台，其设计和规划也带动了多方面产业的发展，提高了地区经济水平。智能小区的发展已是现代信息化水平的重要标志之一，也体现了各个国家、地区的在科技和经济邻域的综合实力。1.2.1国外智能化小区的发展概况智能化住宅的概念最开始是由美国提出的，美国是世界上最早实现住宅智能化的国家，第一栋电子住宅就坐落在美国亚利桑那州的凤凰城菲尼克斯附近。美国斯科茨代尔的DcRanch超大型智能化住宅区是全球最大的智能化小区，除此之外，美国智能住宅的典型代表还有德克萨斯州阿林顿大学的MavHome以及近几年的高端智能住宅西雅图 SPIRE 公寓等。

15、美国的智能小区发展一直处于领先状态，特别是在智能安防方面，这也跟居民需求有很大的关系。在美国提出智能化住宅概念后，欧洲、日本等国家也相继开展了对住宅智能化的研究。1986年，欧洲开始研究集成化家庭系统。与此同时，为了能让智能化住宅有一个统一的标准，欧洲和日本先后制定了家庭总线技术标准。在80年代末，日本开始建设智能大厦，尝试在智能住宅中融入计算机多媒体技术。到目前为止，日本的智能化建筑已普遍存在，像六本木新城、东京中城等智能小区，智能化程度都比较高。智能化街区的建设在日本多数城市都可以看到7。1.2.2我国智能化小区的发展概况我国在上世纪90年代就开始建设智能小区，现如今，虽然跟发达国家相比，

16、还存在一定差距，但也已建立了一些比较具有代表性的智能小区。这些小区的智能化程度相对其它小区而言都较高，甚至是已达到了国际先进水平8。总之，相较于上个世纪的中国，现在国内的智能小区建设水平已经有了很大的提升。再加上有了政府规范化、科学化的引导小区智能化建设，智能小区也更加注重低碳生活和节能减排，与普通住宅区相比具有突出的优势。智能化小区将会为人们生活带来更多舒适的体验。但从另一方面来看，我国智能小区的发展状况不容乐观。已经成型的智能小区主要集中一线城市，如北京、上海、深圳、广州等，经济较落后的地区仍然是普通小区为主，导致各地区智能化发展不平衡，贫富差距可能会进一步拉大。因为各个地之间的经济水平差

17、距较大，以及一些居民认为智能化并不智能，国内多数的居民小区开发不仅没有达到完全智能化的程度，甚至还有一些小区智能化水平很低。除此之外，除了少数比较高档的小区，一般的住宅小区都存在着各种各样的毛病。由于经济、技术等多种因素，我国小区建设离完全智能化还有不小的一段距离，在这方面要走的路还很长。智能化小区将是时代进步的必然趋势，这反映了中国智能小区的建设有着巨大的市场空间。1.2.3存在问题虽然小区智能化建设在我国已经取得了很大的进步，但由于起步较晚，与一些研发时间更长的发达国家相比，不管是硬件、软件还是管理人员，依然存在很多问题。例如此行业的标准不够完善，尤其是在对居住小区进行规划、设计和使用时，

18、各个小区大多是按照自己的理解去规划和设计，结果导致各小区智能化程度参差不齐，后续管理也更加困难。有些小区再当初设计时没有考虑到智能设备的安装问题，出现一连串不合理利用，导致一些系统的利用率低下，严重浪费时间、空间、金钱。智能化技术、智能化产品、物业管理也应该有创新和提升，到目前为止，我国许多高科技智能设备都还要从国外进口，不仅增加了成本支出，还不利于我国独立智能产品的研发。由于有些小区不注重后期管理，物业技术不达标，一些智能化设备出现故障后不能及时修好，从而长期搁置。加强物业管理和服务意识，也是智能化小区建设的重点之一9。这些存在的问题都阻碍了我国智能化小区的建设和发展，若能将之解决，我国的智

19、能化程度一定会提高，为居民提供更便捷、安全、舒适的居住环境。1.3本设计应解决的主要问题本设计主要涉及到两个方面：嵌入式和ZigBee。本设计应解决的问题有以下几点：（1）开发环境和驱动安装。（2）研究ZigBee模块和开发板之间怎么接线。（3）如何获取ZigBee节点监测到的数据，并将数据通过ZigBee协调器发送到开发板。（4）开发板从串口接收到的数据要经过处理之后再显示到用户图形界面。（5）DHT11的温湿度获取有点复杂，得按照说明文档，看着时序图编写代码，按照数据格式进行解析。（6）MQ-2传感器一开始采集的数据是模拟量，并不能直观的让我们感受到可燃气体的浓度大小，所有采集数据后需要进

20、行ADC转换，将模拟量转换为数字量。2本设计秉承着为居民提供更便捷、安全、舒适的居住环境为宗旨，利用低成本、高效率的无线传感网络技术，本文设计一个以嵌入式和ZigBee为核心的智能小区环境监测系统。2.1设计原理本文设计的智能小区环境监测系统结构较为简单，没有与智能小区的物业管理系统衔接起来，只是实现部分环境监测的功能。当ZigBee协调器建立好网络后，ZigBee终端携带设备MAC信息，即媒体访问控制地址自动加入网络，与此同时，将终端设备信息发送给协调器，协调器再将设备信息通过串口发送给开发板10。也就是当终端节点添加成功后,终端节点接收到命令就采集到的数据发送给协调器，协调器收到后通过与开

21、发板连接的引脚，将数据发送到开发板，开发板再将数据进行解析处理并显示到图形界面，之后用户就可以通过可视化图形界面查看室内环境参数。如果检测到室内烟雾浓度超过事先设定的数值时，开发板就会发出语音警告；当检测到室内烟雾浓度低于事先设定的数值时，则关闭语音警告。本文系统的总体结构如图1所示。图1 本文系统的总体结构2.1.1 GEC6818开发板本文系统用到的开发板为GEC6818开发板，采用的是一种高性能、低功耗的设计。它的处理器是八核处理器S5P6818，是一款性能非常高的基于ARM平台的处理器，是三星于2015年推出的。它的应用领域不仅仅是嵌入式Linux开发，在Android方面也占有一席之

22、地。 GEC-S5P6818虽体积不大，但该有的的功能一个不少。6818使用的电源是AXP228 PMU，其提供了一种简单灵活的电源管理解决方案，适用于多核处理器的闪速充电器，支持电源休眠或唤醒，这样不仅成本降低了，系统稳定性也得到了提升。6818一般使用的嵌入式多媒体卡是8GB的东芝闪存芯片，用户也可选择其它容量或者其它公司的闪存芯片进行替换。除此，6818还留有许多外设接口供用户后续开发。如千兆以太网接口，支持十兆、百兆和千兆网自适应，传输更加流畅；USB接口可以连接键盘、鼠标以及U盘等设备；MIPI接口用于扩展MIPI显示屏等。GEC6818开发板的应用范围很广，在日常生活中，像车载多媒

23、体播放器、小区或者公交车上的广告机、停车场管理系统等设备都可以用GEC6818开发板实现功能11。GEC6818核心板原理图如图2所示：图2 GEC6818核心板原理图2.1.2 GEC2530ZigBee模块GEC2530数据传输方式是射频传输，射频广义来讲就是无线电收发数据，集成了射频收发器和单片机控制功能，建立起一个庞大的网状网络也不需要很高的成本。GEC2530采用了巴伦匹配电路，拥有有极高的接收灵敏度和抗干扰性，外接元件极少，只需一个晶振即可支持网状网络系统的运行。GEC2530还采用了DIP2.54mm扩展接口，更加方便用户使用万用板进行扩展、开发。其可编程输出功率高达4.5dBm

24、，在室内其通信距离可达到10m左右；在开阔的地方，其通信距离大概可达200M12，可应用范围在信息化时代十分广泛。此外，GEC2530的微控制器有个接口可以和设备关联，可以让它发送指令，读取设备信息。射频控制的无线模块，使得ZigBee终端与终端、终端与协调器之间组网成功后可以互相读取信息。此外，ZigBee网络还有一名成员路由器，它主要负责转发协调器和终端节点数据，多用于树形网络。路由器不一定需要使用，在本文系统设计时就没有使用路由器。ZigBee应用于多个领域，例如智能家居、智能安防、智能楼宇等，为收集数据、分析数据提供了一种简单的方法。GEC2530核心板RF原理图如图3所示：图3 GE

25、C2530核心板RF原理图2.1.3 DHT11温湿度模块DHT11温湿度传感器的输出模式为数字量输出，数据格式也比较容易解析，由于在出厂前都需要经过精确校准，所以这是一款是精度较高的温湿度传感器13，包括其可靠性和长期稳定性都极高，可以放心使用。DHT11的VDD引脚供电需在3-5.5V范围内，受温度影响，在不同温度下采集的信息存在误差也不相同。在25的条件下，测得的相对湿度误差在5%左右， 温度误差2左右，温湿度的监测范围在0-50和20-90%RH。DHT11的响应时间为时4s，所以一般获取温湿度都是6s获取一次，以保证获取的数据准确性。DHT11温湿度传感器主要应用于温湿度调节器、气象

26、站、空调测试、除湿器等多种领域，除此之外，由于它的体积较小、功耗极低、4针单排引脚封装连接设备方便，也可应用于各种较为苛刻的场合进行温湿度采集。DHT11与单片机的接线图如图4所示：图4 DHT11与单片机的接线图 2.1.4 MQ-2烟雾传感器MQ系列的传感器都是成本较低的传感器，因此应用范围非常广泛。它们主要应用于各种可燃气体或烟雾颗粒粒监测，搭配其它软件和硬件可以制作诸如监测煤气泄漏之类的预警器。MQ-2烟雾传感器所使用的半导体气体敏感材料是二氧化锡(SnO2)，是一种不错的透明导电材料，其灵敏度和稳定性都比较高。MQ-2烟雾传感器对可燃气体的检测很理想，灵敏度较高些的如液化气体、丙烷、

27、氢气、天然气等。MQ-2烟雾传感器显示可燃气体信息有有两种方式，一种是经过ADC转换器直观地将气体浓度显示给用户，另一种是通过电压值的变化输出模拟量。本文系统采用的是第一种方式。MQ-2烟雾传感器检测空气中的烟雾浓度时，浓度越大电压越高，经过AD转换后得到的PPM值越大14，受温湿度影响，结果可能会出现误差。另外需要注意的是，测量数据之前，要先使传感器通电预热20秒左右，这样测量的数据才会稳定。传感器工作期间用手去摸，会发现传感器出现了发热，只要不是非常烫且发送数据正常，都是正常现象，因为传感器工作时需要对内部电热丝进行加热，耗电量较大。烟雾传感器ADC转换电路如图5所示：图5 烟雾传感器AD

28、C转换电路2.2方案选择本文系统的设计主要有三部分：数据感知层设计、网络传输层设计和数据处理层设计。具体要素如表1所示：表1 系统组成要素系统层次组成要素数据感知层设计温湿度传感器、烟雾传感器网络传输层设计ZigBee网络数据处理层设计嵌入式、开发板（1） 在硬件选择上：温湿度传感器和烟雾传感器选择DHT11和MQ-2，是因为DTH11抗干扰能力强、响应快、功耗低，MQ-2可检测可燃性气体范围比较大，二者性价比都极高。通常，需要数据采集的短距离通信一般应用ZigBee，设备成本较低。ZigBee无线传感技术，适用于近距离的无线通信，ZigBee的自组网功能很强大，可以支持最多65535个节点。

29、即便相较于与蓝牙1Mbps、WiFi11-45Mbps的传输速率，ZigBee的传输速率并不高，只有100Kbps，但从功耗来说，ZigBee比前两者都低，有效地降低了使用成本15。所以，相比前两者，ZigBee无线传感对于本文系统来说更加合适。嵌入式核心板选用GEC-S5P6818，在之前学校实验课的时候也用过，比较熟悉，稳定性比较高，可接外设，不仅支持Linux嵌入式开发，也支持Android开发。（2）在开发环境选择上：ZigBee的开发环境IAR版本是与TI公司提供的Z-Stack协议栈版相对应的，IAR 和Z-Stack的高低版本是互不兼容的，所以本设计选择IAR 8.10A和 Zs

30、tack-CC2530-2.3.0-1.4.0 配合使用。我们只需要调用API接口函数，在 Z-Stack的基础上进行二次开发。开发板的开发环境选用的是Qt，相较于其它应用程序开发软件，图形界面设计是其一大优势，不仅如此，Qt能够跨平台运行，移植性强。C+是面向对象的语言，Qt中包含的接口都是已经封装好的，只需要调用接口函数就可以实现一个功能，非常方便。2.2.1分析问题根据DHT11的说明文档，DHT11的供电电压在3V到5.5V之间。传感器在上电后1s内状态是不稳定的，通常需要等待1s以上的时间再去读取数据，这时候的数据。 根据DHT11与单片机的接线图，图中ZigBee模块与DHT11之

31、间的信息交互依赖于DATA引脚。DHT11采用串行通信接口，通过一根总线进行双向信号传输，从通信开始到结束，发送的数据共40bit，传输完毕需要4s时间。DHT11有它自己的通信协议，按照它的格式，数据是高位先出。举个例子：湿度75.2，温度25.5，发送格式：75+02+25+05+校验和。具体数据格式如下所示：按照说明文档， DHT11与ZigBee模块的通信过程如图6所示。DHT11刚开始引脚是设置为输出模式，当主机向DHT11发送一个开始信号后，总线拉低电平一段时间后再次将电平拉高，开始延时等待。DHT11开始响应输出前，得等主机发出的信号结束。每次传输都是40bit的数据，在处理数据

32、时，我将温湿度的小数及校验和去除掉，只留下温湿度的整数数据。数据传送结束就由上拉电阻拉高总线，延时50us以上整个通信流程就结束了。图6 DHT11与主机通信过程图7是我学习stm32时分析时序图后得出的代码，总线的一开始状态设为高电平，GPIO口设置为输出模式。根据时序图，PG9需要拉低电平至少18ms，所以保证信号成功传递，我设置了延时20ms。接着将电平拉高，折中选择延时30us，等待DHT11响应信号出现。把GPIO口设置为输入模式，while循环检测是否有低电平响应信号出现且持续80us，如果检测通过，再检测引脚是否有高电平出现且持续80us，如果有，则开始真正的数据传输。图7 数据

33、传输过程中，数据位是0还是1，根据低电平延时50us后的高电平长短来确定，延时26us-28us的表示0，延时70us的表示1，表示方法如图8、图9所示。数据每次传1bit,等传送完40bit数据后，上拉电阻拉高总线，延时50us以上进入空闲状态，等待下一次通信。期间如果读取到的DHT11响应信号没有出现低电平，则无法进行后面的数据传送，这时候就需要检查线路是否连接正常。图8图9MQ-2烟雾传感器属于活性较高、电导率较低的二氧化锡半导体气敏材料，其工作环境条件如表2所示：表2 MQ-2环境条件符号参数名称技术条件备注Tao使用温度-10-50Tas储存温度-20-70RH相对湿度小于95%RH

34、O2氧气浓度21%（标准条件）氧气浓度会影响灵敏特性最小值大于2%MQ-2一般存储在-20到70之间，环境中的相对湿度不可高于95%RH，若模块不小心碰到水，可能会导致模块性能下降；如果模块上电后加热电压太高的话，就会导致引脚输入电流过大，模块内部的信号线很容易就会熔断，从而整个模块直接报废。除此之外，O2氧气浓度的大小也会影响MQ-2的灵敏特性。根据MQ-2的原理可知，可燃气体的浓度增加，其输出的电压也会随之增大，最终通过ADC转换的烟雾浓度值也会增大。2.2.2设计过程本文系统的设计流程图如图10所示：图10 设计流程图设计初始先安装ZigBee和开发板相关软件和驱动，主要包括IAR、TI

35、 协议栈 Zstack-CC2530-2.3.0-1.4.0、下载器CCDEBUG驱动、CH340串口驱动、Qt5.13、Ubuntu以及Secure CRT。本设计的用户图形界面是基于Qt的UI图形化界面进行的界面设计，从左边组件窗口拖动组件到窗口摆放好位置就基本可以了，界面设计如图11(a)所示。如果还想优化组件可以在代码中添加命令，界面所有功能均由C+实现，只要调用函数接口再加上自己的逻辑，就可以完成各项功能，可以操作非常便捷，且移植性强，适用于各种嵌入式平台16。Qt左边工具栏的帮助可以查找所有Qt函数接口的用法，工具栏的欢迎还可以查看一些小应用的源代码，对学习十分有效。界面左半部分是

36、发送http天气请求获取json数据后，再经过解析得出的数据，主要是当天日期以及某地区的天气情况，还会显示一句温馨提示语；右半部分是ZigBee协调器发送的温湿度传感数据，经过处理后显示到界面中；右下角还有一个时钟显示北京时间，但这需要先调好开发板的硬件时钟和系统时钟才可正确显示。烟雾传感器的浓度只在调试的时候显示，Qt中只在它超过阈值时发出警报。程序编写完后在Qt进行编译，编译成功后会显示一个图形界面窗口，若界面呈现效果和在卡发板运行效果几乎相同，若效果不满意，可以再次修改。之后在Ubuntu中设置好共享文件夹，cd /mnt/hgfs/就可访问Windows下的文件，cd到Qt项目文件夹下

37、，输入/usr/local/Qt-Embedded-5.7.0/bin/qmake，然后再输入make进行交叉编译，如图11(b)所示，成功后即可通过Secure CRT将可执行文件下载到开发板中，方式是串口下载。如果执行文件后无法显示天气，有可能是粗心没有连接网线，也可能是开发板没有开启自动获取IP地址，导致开发板无法联网进行http请求。图11(a) UI界面设计图11(b) Qt程序交叉编译成功ZigBee模块是使用TI公司的Z-Stack协议栈，在IAR软件里面调用协议栈API接口函数就可以进行二次开发了。把温湿度传感器和烟雾传感器的功能代码按照说明文档添加上去，还要注意添加宏定义。编

38、写完后在工具栏上找到编译按钮进行编译，成功后即可找到下载按钮将程序用CCDEBUG下载器下载到CC2530芯片上。协议栈中有三个工程，分别是GenericApp、SampleApp和SimpleApp，本文系统选用了SampleApp进行开发，协调器和终端代码分开编写，分别保存在coodr和enddevice文件夹下。编译通过后分别下载到协调器和终端节点模块上，如图12(a)所示。如果没有下载成功，出现了错误信息，大概率是因为下载器使用后没有进行复位，按一下下载器复位键就可以了。终端通上电，协调器连接PC，然后通过串口调试助手进行打印测试，如图12(b)所示。串口调试助手要设置好串口配置，特别

39、是波特率选择115200，与代码一致才可以接收到数据。测试成功，温湿度每6秒发送一次，数据稳定输出；MQ-2烟雾传感器的底部有一个元件可以调节可燃气体灵敏度，在测试过程中，将灵敏度调节好，再用打火机测试，当可燃气体浓度超过阈值时，打印“Gas”。图12(a) ZigBee下载成功图12(b) ZigBee测试成功在串口调试助手测试成功后，将协调器通过杜邦线连接到开发板CON2端口（设备名称/dev/ttySAC1），注意5V接5V，CND接GND，RX和TX要交叉接线，否则收发不了信息。开发板执行之前下载的文件前，开始调试，观察运行结果是否如设想一样，运行结果如图13所示。正常情况下只收到温湿

40、度数据，当烟雾浓度超过阈值时收到“Gas”。调试过程中有出现接收不到协调器发送的数据的情况，经过检查，一是因为开发板的代码出现问题，串口设置波特率不是115200，改成115200就可以了；二是因为连接RX和TX的杜邦线其中一根出现了问题，导致二者无法通信。图13 运行成功3结论本次设计其实还是有一点难度的，虽然之前学过一点ZigBee，但还是大一的时候用过一次就没有再碰过了，所以得重新再学。一开始通过裸机实验，不断地学习ZigBee的代码编写格式，然后再将代码加入到协议栈进行测试。虽然期间出现过很多错误，通过多次实验调试，本设计的基本功能已经实现，温湿度传感器检测数据稳定，可以显示到开发板上

41、；烟雾传感器检测到烟雾浓度超过阈值会发出警报，警告此处烟雾浓度过高，可能会出现危险。在此基础上我还加了一个功能：请求API显示当天天气。请求得到的数据解析后可以得到当天日期、城市天气、空气质量等，7天的天气预报也可以获取。由于当时回家的时候还没有出现新冠疫情，所以以为回家两周就可以回学校的我并没有带毕设所需设备回家，导致我等了快两个月疫情缓和了才拿回设备开始做毕设。所以本文所设计的智能小区环境监测系统做的并不完善，只是做出了对其中几个环境对象的监测，没有做过多的延申。此外，环境监测是比较广的一个范围，智能小区系统的子系统都有这方面的涉及，如智能家居的灯光控制、智能安防的红外报警等。所以在显示温

42、湿度的界面之前，我还做了一个初始界面，用于后续拓展。之后我想再把感应灯和红外感应报警加进去，另外再把7天的天气预报做成一个单独的子窗口，然后做一个数据库用于存放监测数据，以便于查找记录。参考文献1马晓光. 我国智能小区发展研究D. 北京交通大学, 2006.2陈石波. 基于物联网技术的智能小区的设计与研究D. 重庆师范大学.3胡星明. 环境监测研究J. 合肥师范学院学报, 2007, 025(006)：73-74,85.4张晶, 曾宪云. 嵌入式系统概述J. 电测与仪表, 2002(04)：41-43+10.5冯涛, 崔炳德. Research of ZigBee-based Network

43、Management System of Intelligent Community%基于ZigBee网络的智能小区网络管理系统的研究J. 煤炭技术, 2012, 031(006)：199-200.6魏访. ZigBee无线通信技术及其应用研究J. 通讯世界, 2019(6).7何琰. 智能化小区系统的研究现状分析J. 信息通信, 2015(1)：134-134.8张优. 试论居住小区的智能化设计与研究J. 智能建筑与智慧城市, 2018(6)：83-84.9冯涛, 崔炳德. Research of ZigBee-based Network Management System of Intel

44、ligent Community%基于ZigBee网络的智能小区网络管理系统的研究J. 煤炭技术, 2012, 031(006)：199-200.10陶加祥, 豆春该, 万建, et al. 智能小区家庭网关系统设计与实现J. 自动化仪表, 2019(9)：22-25.11康维斯.嵌入式Linux系统开发与应用.北京：机械工业出版社，2011.4.12丁飞, 张西良, 张世庆. Wireless Communication Technology and Its Applications Based on ZigBee%基于ZigBee的无线通信技术及其应用J. 江苏通信, 2006, 022(

45、005)： 24-27.13李长有, 王文华. 基于DHT11温湿度测控系统设计J. 机床与液压, 2013, 41(13)：107-108.14张群强, 赵巧妮. 基于MQ-2型传感器火灾报警系统的设计J. 价值工程, 2015(13)：96-98.15王飞, 程建平, 瞿少成. 基于ZigBee路由算法的智能小区系统设计与实现J. 电子测量技术, 2017(1).16张春艳. 基于Qt的嵌入式图形用户界面研究与实现D.20谢 辞毕业设计完成了，也就意味着我们即将毕业了。光阴如梭，回想大一当年，刚进学校时虽然茫然，却很兴奋能够接触新的事物，结识新的朋友。四年大学生活就要结束了，首先，我要感谢

46、那些战斗在疫情前线的医护人员、志愿者以及各行各业的工作人员，你们舍弃与家人亲友团聚的美好时光，肩负起抗击疫情的神圣使命，勇做“最美逆行者”，筑牢了守护人民健康的防护线。在此，向奋战在抗击新冠肺炎前线的工作人员致敬！其次我要感谢我的老师们，谢谢你们四年的陪伴和帮助，在我困惑的时候指引我，在我不懂事的时候教导我，是你们在我遇到困难的时候帮助我、鼓励我，给予我奋斗下去的动力。接着我要感谢我的同学们，我们一起学习、一起聊天，学习上给了我很大的帮助，和你们待在一起让我受益匪浅，祝你们都能找到心仪的工作。接下来我要感谢我的舍友们，四年的大学时光，我们曾一起欢笑、打闹，生日的时候一起庆生，难过的时候互相安慰

47、。当然，我们也有吵架的时候，但吵过之后又会和好如初，一直以来你们无论在生活上还是在学习上，都给了我很大的帮助，我们互相鼓励，一起进步，彼此包容，你们就像我的家人一样。最后我要感谢我的毕设老师，是他在我做毕设期间给予我指导，帮助我克服难题，成功完成毕业设计。再次感谢舍友、同学、老师们，与你们相遇是我的幸运，和你们一起的时光是我珍贵的回忆。祝你们身体健康、全家幸福！26附 录附录1 主要代码程序源代码1、温湿度模块功能代码unsigned char DHT11_ReadByte(void)unsigned char bit_value;unsigned char value=0;unsigned char count;for(count=0;count8;count+)if(!DHT11)while(!DHT11); /等待低半周期过去Delay_10us();Delay_