轉眼間ZigBee課程也上完了，本次完成了一個課程設計，希望大家能夠互相探討，解決問題，若有錯誤的地方麻煩大家及時提醒，我將不勝感激！當然我是和兩位搭檔一起合作完成，我只負責了stm32和單片機部分，希望大家多指教~~

文章目錄

設計方案概述

具體實現

設計方案概述

設計方案

在大棚蔬菜中安置溫溼度傳感器與溫溼度警報顯示裝置，通過ZigBee通信技術，串口通信技術將採集到的該區域溫溼度上傳至控制系統，下發給顯示裝置。控制系統由STM32F103ZET6和協調器組成，接收數據信息，整理，按區域節點顯示在控制端的LCD屏，判斷併產生報警信號。顯示裝置實時顯示溫溼度，根據信號產生報警，關閉報警來提醒人們。

設計圖

資源說明

1個STM32F103ZET6開發板
2個STC89C52單片機
3個ZigBee開發板（1個協調器，2個終端節點）

通信過程中的信息格式

爲了快點完成課設，所以通信的格式特別的簡潔，也不規範，考慮的因素很少，希望大家可以自己設計

五位字符（數據信息）：
第一位：節點編號（1，2）
第二位：溫度的十位
第三位：溫度的個位
第四位：溼度的十位
第五位：溼度的個位

五位字符（警報信息）：
第一位：警報標誌（3代表1號節點警報，4代表2號節點警報）
第二位：固定爲0
第三位：固定爲0
第四位：固定爲0
第五位：控制開關警報

模塊介紹

顯示報警模塊

通過STC89C52單片機與採集模塊進行串口通信
功能
1.將接收到的信息在數碼管上顯示
2.通過按鍵可以切換查看溫溼度以及節點號
3.當收到報警信號時，報警（數碼管顯示全0），當接收到取消報警信號時，恢復正常顯示

採集模塊

作爲終端節點的ZigBee開發板（CC2530）
功能
1.採集溫溼度將數據發送給協調器和顯示報警模塊
2.接收協調器報警信號，將報警信號發送給顯示報警模塊

中控模塊

中控模塊由兩部分組成：
1.一塊作爲協調器的ZigBee開發板
2.STM32F103ZET6開發板

它們之間通過串口通信

協調器功能
1.組建ZigBee網絡
2.將採集模塊上傳的溫溼度數據通過串口發送給STM32F103ZET6開發板
3.接收STM32F103ZET6開發板發出的報警信號並廣播給終端節點
STM32F103ZET6開發板的功能

接收來自協調器的串口數據，並將數據信息顯示到LCD屏
判斷溫度是否超過閾值，併產生報警
產生報警後通過按鍵發送報警信號或關閉報警信號給協調器

具體實現

接下來爲大家介紹一下個模塊的部分代碼

顯示報警模塊

1. 接收串口信息：接受到信息產生中斷，在中斷服務函數中將數據存入buf數組中，由於涉及到控制信號的接收所以設置一個alterflag標誌位來控制信號數據不存入buf中，只需將第五個控制位存入變量n中

void receive(void) interrupt 4{
	if(RI==1)
	{
		 //FENG=1;
		if(i==5)	   //接收到5個後將下標置0，爲下次接受做準備
			i=0;
		RI=0;
		receiv=SBUF;   //將緩存變量SBUF中數據存入變量receiv
		if(i==0&&(receiv=='4'||receiv=='3')  //通過數據的第一位判斷是否是警報信號
			 alterflag=0;			 //警報信號標誌置爲0
		else if(alterflag)			  //如果不是警報信號而是溫溼度數據則存入buf中
			buf[i]=receiv-0x30;
		else if(i==4&&alterflag==0)	   //是警報信號將信號中第五個控制位存入變量n中
			n=receiv;
		i++;
		flag=1;	   //接收到數據標誌
	}
}

2. 數碼管顯示：根據一些標誌來判斷顯示的信息，數據顯示：第一個爲節點號，第二個爲溫溼度的十位，第三個爲溫溼度的個位。報警顯示：全部顯示0

void lcdshow()
{
	if(alterflag==0)	  //是報警信號
	{
		if(n=='1')		 //報警信號第五個控制位爲1則爲報警
		{
			buf[0]=0;		//數碼管全部顯示0
			buf[1]=0;
			buf[2]=0;
			buf[3]=0;
			buf[4]=0;
		}
		else if(n=='0')	  //報警信號第五個控制位爲0則爲取消報警
		{
			alterflag=1;
		}	
	}
	if(sign)	//根據按鍵信息來顯示溫度還是溼度  sign：1爲溫度 0爲溼度
	{
		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. 按鍵切換顯示內容：判斷是否按下，按下改變按鍵標誌

if(KEY==0)	//按鍵是否按下
{
	delayms(10);  //消抖
	if(KEY==0)
	{
		while(KEY==0);	//當按鍵鬆開
		sign=!sign;		//改變按鍵的標誌
	}
}

採集模塊

1. 採集溫溼度將數據發送給協調器和顯示報警模塊
終端節點加入網絡後觸發SEND_DATA_EVENT事件調用下面函數。

void GenericApp_SendTheMessage( void )
{
    DHT11();   //溫度採集 
    Data[0] = 2+0x30;//用於表示自己的節點號
    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 );//發送到協調器
    HalUARTWrite(0, Data,5);//發送到顯示報警模塊  
}

其中DHT11()爲溫度採集函數，其代碼如下

void DHT11(void)   //溫溼傳感啓動
{
  P0DIR |= 0x10;
  wenshi=0;
  Delay_ms(19);  //>18MS 主機拉低18ms
  wenshi=1; 
   
  //主機延時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;
    //判斷從機是否80us的低電平，響應信號是否結束
    while((!wenshi)&&ucharFLAG++);
    ucharFLAG=2;
    while((wenshi)&&ucharFLAG++); 
    COM();//讀溼度的高八位
    ucharRH_data_H_temp=ucharcomdata;
    COM();//讀溼度的低八位
    ucharRH_data_L_temp=ucharcomdata;
    COM();//讀溫度的高八位
    ucharT_data_H_temp=ucharcomdata;
    COM();//讀溫度的低八位
    ucharT_data_L_temp=ucharcomdata;    
    COM();
    ucharcheckdata_temp=ucharcomdata;//校驗和
    
    //數據校驗
    wenshi=1; 
    uchartemp=(ucharT_data_H_temp+ucharT_data_L_temp+ucharRH_data_H_temp+ucharRH_data_L_temp);    
    if(uchartemp==ucharcheckdata_temp)//校驗結果正確則收集數據
    {
      ucharRH_data_H=ucharRH_data_H_temp;//收集溼度
      ucharRH_data_L=ucharRH_data_L_temp;
      
      ucharT_data_H=ucharT_data_H_temp;//收集溫度
      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 //沒用成功讀取，返回0
  {
    wendu_shi=0; 
    wendu_ge=0;    
    shidu_shi=0; 
    shidu_ge=0;  
  } 
}
void COM(void) // 溫溼寫入
{     
  uchar i;         
  for(i=0;i<8;i++)    
  {
    ucharFLAG=2;
    //如果高電平 或者uchatFLAG到達0 退出循環
    while((!wenshi)&&ucharFLAG++);
    Delay_10us();
    Delay_10us();
    Delay_10us();
    uchartemp=0;
    if(wenshi)// 如果P0_4是高電平，
      uchartemp=1;//超過30us依然爲高電平，即數據爲1;否則數據爲0
    ucharFLAG=2;
    //如果是高電平並且ucharFLAG++ 一直爲真 直到255 當做延時 
    //ucharFLAG變成0 停止執行 但是wenshi沒有變成0 說明沒有響應
    while((wenshi)&&ucharFLAG++);   //超時則跳出for循環
    if(ucharFLAG==1)
      break;    
    ucharcomdata<<=1;
    ucharcomdata|=uchartemp;  //判斷數據是0還是1
  }    
}

2. 接收協調器報警信號，將報警信號發送給顯示報警模塊
收到協調器廣播消息根據數據的第一位判斷是否爲發送給自己的，其中3表示1號節點，4表示2號節點。（其中燒另外一個節點時判斷改爲判斷"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))//只判斷第一位
     {
        HalUARTWrite(0, buf,5);//發送到顯示報警模塊
     }
  }
}

中控模塊

協調器
1. 組建ZigBee網絡
網絡組建成功點亮黃燈，收到終端節點傳來的數據後點亮藍燈。
2. 將採集模塊上傳的溫溼度數據通過串口發送給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);存儲終端節點的數據
      HalUARTWrite(0, buf,5);//發送給STM32F103ZET6
      HalUARTWrite(0, endbuf,2);//以換行符結尾
      break;   
  } 
}

3. 接收STM32F103ZET6發出的報警信號並廣播給終端節點
用回調函數來處理報警信號，並以廣播模式發出

GenericApp_DstAddr.addrMode = (afAddrMode_t)AddrBroadcast;//廣播模式
  GenericApp_DstAddr.endPoint =GENERICAPP_ENDPOINT;
  GenericApp_DstAddr.addr.shortAddr = 0xFFFF;//所有節點

以下爲回調函數

static void rxCB(uint8 port, uint8 event)
{
  uint8 buf[5];
  HalUARTRead(0,buf,5);//讀取STM32F103ZET6發來的報警信號
  AF_DataRequest( &GenericApp_DstAddr, &GenericApp_epDesc,
                       GENERICAPP_CLUSTERID,
                       5,
                       (uint8*)&buf,
                       &GenericApp_TransID,
                       AF_DISCV_ROUTE, 
                       AF_DEFAULT_RADIUS );//廣播給網絡下的所有節點
}

STM32F103ZET6
1.接收串口信息：在串口中斷服務函數中將收到的數據保存在串口緩存中，根據接收到信息標誌USART_RX_STA的最高位來判斷是否收到數據，然後調用DataHandle函數將緩存中的數據存入對應的變量中

u8 USART_RX_BUF[USART_REC_LEN];     //接收緩衝,最大USART_REC_LEN //（200）個字節.
//接收狀態
//bit15，	接收完成標誌
//bit14，	接收到0x0d
//bit13~0，	接收到的有效字節數目
u16 USART_RX_STA=0;       //接收狀態標記

DataHandle函數：

void DataHandle()
{
	char num = USART_RX_BUF[0];    //根據數據的第一位判斷是哪個節點
	if(num =='1')   //1節點
	{
		number1[0]=USART_RX_BUF[0];   //存下節點標號
		number1[1]='\0';
		temp1[0]=USART_RX_BUF[1];			//存下溫度的十位
		temp1[1]=USART_RX_BUF[2];			//存下溫度的個位
		temp1[2]='\0';
		hum1[0]=USART_RX_BUF[3];      //存下溼度的十位
		hum1[1]=USART_RX_BUF[4];      //存下溼度的個位
		hum1[2]='\0';
	}
	else if(num=='2')  //2節點
	{
		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顯示：在循環裏面調用顯示函數LCD_show，根據報警標誌來顯示相應的報警信息

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)    //節點1產生報警
	{
		LCD_ShowString(30,175,200,16,24,"ALERT1");
		LCD_ShowString(30,210,200,16,24,"PRESS KEY0");
	}
	else if(ALERT1==false && ALERT2==true)   //節點2產生報警
	{
		LCD_ShowString(30,175,200,16,24,"ALERT2");
		LCD_ShowString(30,210,200,16,24,"PRESS KEY0");
	}
	else if(ALERT1 && ALERT2)   //節點1，2都產生報警
	{
		LCD_ShowString(30,175,200,16,24,"ALERT");
		LCD_ShowString(30,210,200,16,24,"PRESS KEY0");
	}
}

3.判斷溫度是否超過閾值，併產生報警：根據收到數據轉化位十進制數與閾值比較，若超過閾值則將報警標誌置1，具體函數在接收到信息後進來判斷，函數爲ALERT01

void ALERT01()
{
	int temprture1 = (temp1[0]-0x30)*10+(temp1[1]-0x30);    //溫度轉化爲十進制數
	int temprture2 = (temp2[0]-0x30)*10+(temp2[1]-0x30); 
	if((temprture1<=lowtemp && temprture1>0) || temprture1>=hightemp)   //判斷節點1溫度是否超過閾值
	{
		ALERT1 = true;  //改變節點1報警標誌
	}  
	if((temprture2<=lowtemp && temprture2>0) || temprture2>=hightemp)   //判斷節點2溫度是否超過閾值
	{
		ALERT2 = true;  //改變節點2報警標誌
	}
}

4.按鍵下發報警信息：當產生報警後可以按KEY1下發報警信息給協調器，按KEY0可取消報警，下發取消報警信息
KEY1的中斷服務函數：

void EXTI3_IRQHandler(void)
{
	delay_ms(10);//消抖
	if(ALERT1 || ALERT2)  //有報警
	{
		if(ALERT1)
		{
			uart_send_buff(USART1,"30001",5);  //第一位3與第五位1表示1號節點的報警信息
		}
		if(ALERT2)
		{
			uart_send_buff(USART1,"40001",5);  //第一位4與第五位1表示2號節點的報警信息
		}
		LCD_Clear(WHITE);
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line3);  //清除LINE3上的中斷標誌位
	}
}

KEY0的中斷服務函數：

void EXTI4_IRQHandler(void)
{
	delay_ms(10);//消抖
	if(ALERT1 || ALERT2)  //有報警
	{
		if(ALERT1)
		{
			ALERT1=false;   //1節點警報標誌置位false
			uart_send_buff(USART1,"30000",5);  //第一位3與第五位0表示1號節點的取消報警信息
		}
		if(ALERT2)
		{
			ALERT2=false;  ////2節點警報標誌置位false
			uart_send_buff(USART1,"40000",5);  //第一位4與第五位0表示2號節點的取消報警信息
		}
		LCD_Clear(WHITE);
		EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4);  //清除LINE4上的中斷標誌位
	}
}

5.下發報警信號函數uart_send_buff：

void uart_send_buff(USART_TypeDef* USARTx, u8 *buf,u8 len)  
{  
  u8 j=0 ;
	LED0=!LED0;  //紅燈狀態反轉
	for(j=0;j<len;j++)							//循環發送給定長度
	{
	  while(USART_GetFlagStatus(USARTx,USART_FLAG_TC)==RESET); //循環,直到發送完畢   
		USART_SendData(USARTx,buf[j]);   //發送數據
	}
}
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結果展示

採集模塊採集到溫溼度通過串口發給顯示報警模塊
由圖可知當前1號節點溫度數值爲：26，2號節點溫度值爲：24

當按下按鍵時，切換查看溼度
由圖可知當前1號節點溼度數值爲：17，2號節點溼度值爲：16

採集模塊將採集到的溫溼度發給協調器，協調器通過串口輸出可以看到1，2節點的溫溼度

協調器通過串口將溫溼度發給STM32控制板顯示在LCD上並且由於溫度過高發出警報

Number:1
Temp:26
Humidity:17
Number:2
Temp:24
Humidity:16

Lowtemp:15 hightemp:19

當按下按鍵1時通過串口發出警報信號給協調器
警報信號30001表示給1號節點的警報信號

警報信號40001表示給2號節點的警報信號

協調器在將警報信號廣播給採集模塊，採集模塊收到信號後通過串口將信號發個顯示報警模塊，產生報警（數碼管顯示全0）

當按下按鍵0時通過串口發出取消警報信號給協調器
警報信號30000表示給1號節點的取消警報信號

警報信號40000表示給2號節點的警報信號

協調器在將警報信號廣播給採集模塊，採集模塊收到信號後通過串口將信號發個顯示報警模塊，取消報警信號，當下次溫溼度數據來到時恢復顯示。
由圖可知當前1號節點溫度數值爲：25，2號節點溫度值爲：24

總結

這門課程也學完了，雖然沒什麼機會去實踐，去將所學的知識好好利用起來，希望自己以後能夠多加深入，研究！

ZigBee課程設計（溫溼度採集控制）

文章目錄

設計方案概述

設計方案

資源說明

通信過程中的信息格式

模塊介紹

顯示報警模塊

採集模塊

中控模塊

具體實現

顯示報警模塊

採集模塊

中控模塊

結果展示

總結

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