【毕业论文】基于zigbee的野外垂钓环境测量系统的设计与开发word文档（20页）

协议适应协议和应用，自动组网内核集成内核性能，在系统内可编程闪存可定制硬件支持安全协处理器电池监测和温度传感器功能个通道位路计时器，通用定时器个位，两个位捕捉睡眠定时器看门狗定时器个通用引脚模块模块型号低功耗模块图模块图模块参数支持多种位应用程序与协议栈完全分离开发方式与完全兼容可编程输出功率可配置全局电源管理全功能数字接口宽幅供电电压温度传感器传感器型号图气温测量图水温测量模块参数独特单线接口仅需个端口引脚进行通讯每个器件有唯位序列号存储在内部存储器中无需外部器件可通过数据线供电。

供电范围为到。

测温范围为℉在范围内精确度为温度计分辨率可以被使用者选择为位最多在内将温度转换为位数字用户可定义非易失性温度报警设置报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度温度报警条件器件气压传感器模块型号图气压传感器模块参数尺寸名称模块大气压强模块芯片内置转换器采用高品质沉金，机器焊接工艺保证质量使用芯片供电电源内部低压差稳压通信方式标准通信协议光照强度传感器传感器型号数字光照度传感器图光照强度传感器模块模块参数采用原装芯片供电电源光照度范围传感器内置转换器直接数字输出，省略复杂计算，省略标定不区分环境光源接近于视觉灵敏度分光特性可对广泛亮度进行勒克斯高精度测定标准通信协议模块内部包含通信电平转换，与单片机直接连接水压传感器传感器型号扩散硅压力变送器传感器图水压传感器模块参数供电电源输出信号量程范围补偿温度介质温度环境温度外壳防护压力类型表压绝压密封压综合精度级可选零点温度漂移灵敏度温度漂移过载压力长期稳定性年固有频率陀螺仪模块模块型号模块图陀螺仪模块参数使用芯片供电电源内部低压差稳压通信方式标准通信协议芯片内置转换器，位数据输出陀螺仪范围加速度范围采用沉金，机器焊接工艺保证质量引脚间距四系统设计环境监测系统通过气压，气温，水压，水温，光照强度等环境变量数据采集，经过定处理，就成为我们所需要数据，可以直接量化使用。

主系统环境测量机构图图主系统测量结构图从系统环境测量结构图图从系统测量结构核心电路板温度传感器气压传感器光照强度传感器核心电路板温度传感器水压传感器陀螺仪模块蓝牙低能耗技术是低成本短距离可互操作鲁棒性无线技术，工作在免许可射频频段。

它从开始就设计为超低功耗无线技术。

它利用许多智能手段最大限度地降低功耗。

低功耗原理和经典蓝牙技术相比，蓝牙主要改变集中体现在待机功耗减少高速连接实现和峰值功率降低三个方面。

待机功耗下降传统蓝牙设备待机耗电量大，是因为传统蓝牙技术采用个频道进行广播，而低功耗蓝牙仅使用了个广播通道，且每次广播时射频开启时间也由传统减少到，这两个协议规范上改变显然大大降低了因为广播数据导致待机功耗低功耗蓝牙设计了用深度睡眠状态来替换传统蓝牙空闲状态，在深度睡眠状态下，主机长时间处于超低负载循环状态，只在需要运作时由控制器来启动，因主机较控制器消耗更多能源，这样设计也节省了最多能源在深度睡眠状态下，协议也针对此通讯模式进行了优化，数据发送间隔时间也增加到，传感器类应用程序发送数据量较平常要少很多，而且所有连接均采用先进嗅探性次额定功能模式，因此此时射频能耗几乎可以忽略不计，综合以上因素，低功耗蓝牙待机功耗较传统蓝牙大大减少。

高速连接实现蓝牙设备和主机设备连接步骤第步通过扫描，试图发现新设备第二步确认发现设备没有而已软件，也没有处于锁定状况第三步发送地址第四步收到并解读待配对设备发送过来数据第五步建立并保存连接传统蓝牙协议，若蓝牙设备正在进行广播，则它不会响应当前正在进行设备扫描，低功耗蓝牙协议规范允许正在进行广播设备连接到正在扫描设备上，这就有效避免了重复扫描，而通过对连接机制改善，低功耗蓝牙下设备连接建立过程已可控制在内完成，同时能以应用程序迅速启动链接器，并以数毫秒传输速度完成经认可数据传递后并立即关闭连结，而传统蓝牙协议下即使只是建立链路层连接都需要花费，建立逻辑链路控制与适应协议层连接建立时间则更长。

蓝牙低功耗协议还对拓扑结构进行了优化，通过在每个从设备及每个数据包上使用位存取地址，能够让数十亿个设备能被同时连接。

此技术不但将传统蓝牙对连结优化，同时也利用星状拓扑来完成对多点连结。

在连接和断线切换迅速应用场景下，数据能够在网状拓扑之间移动，但不至于为了维持此网络而显得过于复杂，这也有效减轻了连接复杂性，减少了连接建立时间。

降低峰值功率低功耗蓝牙对数据包长度进行了更加严格定义，支持超短数据封包，并使用了随机射频参数和增加了调制索引，这些措施最大限度地减少了数据收发复杂性此外低功耗蓝牙还通过增加调变指数，并采用位循环冗余检查确保封包在受干扰时具有更大稳定度，低功耗蓝牙射程增加至以上，以上措施结合蓝牙传统跳频原理，有效降低了峰值功率。

技术工作模式非常适合用于从微型无线传感器每半秒交换次数据或使用完全异步通信遥控器等其它外设传送数据。

这些设备发送数据量非常少通常几个字节，而且发送次数也很少例如每秒几次到每分钟次，甚至更少。

蓝牙低能耗架构共有两种芯片构成单模芯片和双模芯片。

蓝牙单模器件是蓝牙规范中新出现种只支持蓝牙低能耗技术芯片是专门针对操作优化技术部分。

蓝牙单模芯片可以和其它单模芯片及双模芯片通信，此时后者需要使用自身架构中蓝牙低能耗技术部分进行收发数据参考图。

双模芯片也能与标准蓝牙技术及使用传统蓝牙架构其它双模芯片通信。

水深计算由于水深不可以直接测量，但是基于连通器原理，我们可以通过测量水压，经过定计算间接测量水深。

在从系统被放置到水地时，主控芯片启动扩散硅压力变送器传感器，测量水出水压，待从系统出水后，从系统将压力数据传给主系统。

主系统接收数据后，根据主系统测出大气压力，根据压力测量公式为水密度，为重力，为水深，我们得出，然后根据我们测得量，得出所用水深计算公式。

五总结通过对本次系统设计，加深了对设计理解，对于和了解也更加深入。

纵观整个设计，发现还有许多问题无法解决，列如水下测量数据不能实时同步，只能在从系统出水后才能使用通信，问题在于电磁波在水下衰减极为严重。

基于这个问题，我设计了陀螺仪检测运动情况，个是在从水面向水底掉落时测量水温，然后到水底后测量水压，出水过程中测量水温，出水后停止测量，传送数据。

这种设计导致检测运动算法比较复杂，对于水温层检测也不太准确。

希望以后能有所改进。

参考文献乔平安物联网组网技术北京中国铁道出版社，付蔚家居物联网技术开发与实践北京北京大学出版社，桂劲松物联网系统设计北京电子工业出版社，电子工程网蓝牙低功耗技术简介芯片图芯片参数供电容忍管脚优异安全时钟模式带唤醒功能低功耗模式内部振荡器内嵌复位电路工作温度范围至或多达字节位温度传感器模块图模块图模块参数功率接收灵敏度频段载频频率传输速率信道个信道，根据环境自动选择可靠信道通信功耗接收电流，发射电流。

协议适应协议和应用，自动组网内核集成内核性能，在系统内可编程闪存可定制硬件支持安全协处理器电池物联网组网技术组网设计报告单位自动化学院学生姓名专业物联网工程班级学号指导老师成绩设计时间年月大学自动化学院制摘要二背景影响钓鱼因素光照温度气压水深三系统组成系统简介二终端形式三设备选型主控芯片模块模块温度传感器气压传感器光照强度传感器水压传感器陀螺仪模块四系统设计环境监测二原理传感器通信模块水深计算五总结参考文献基于野外垂钓环境测量系统摘要钓鱼是件使人身心愉悦事，可以使人变得沉稳，也可以使人舒缓压力。

钓鱼易学不易精，想要成为个钓鱼高手，对于垂钓环境必不可少，可是基于经验判断是不可量化，每个人都有自己判断准则，所以成为个垂钓高手并不容易。

市面上到现在为止并没有出现种可以辅助垂钓者判断环境设备或是工具。

本论文根据实际需求，采用模块，模块，加上些传感器和电源管理电路，还有没个人都有拥有智能手机，设计了种可以辅助垂钓者判断环境信息系统。

关键字传感器二背景现在社会压力越来越来大，如果有时间去鱼塘或是河里抛上两杆，那将是莫大享受。

其实，钓鱼时有很多好处。

是能提高反应能力二是能保护和恢复视力三是整理钓具使人心灵手巧四是钓鱼能够使人心态平和五是钓鱼强身健体，远离污染。

钓鱼人般不是为了吃鱼，而是为了享受那份宁静和中鱼乐趣与满足感。

当鱼儿被我们钓起来那刹那，有种无法言语欣喜。

钓鱼其实入门还是比较容易，但是想要成为个垂钓高手，能够每次都钓上鱼或是钓上大鱼，那却是并不容易。

想要成为个垂钓高手，对于环境判断是十分重要。

影响钓鱼因素光照光照对于垂钓影响是十分巨大，对于鲤鱼鲫鱼等鱼类，在强光照射下，般是会选择可以遮阴地方垂钓，而阴雨天是这个因素就不重要了，熟练钓手可以根据此点来选着钓位，但是只有十分有经验钓手才能判断光照强度与鱼类栖息关系，其问题就在于光照强度不可量化。

温度气温和水温几乎是联动，般来说，气温高时候，水温也会升高。

而且水温是按季节分布。

夏天水温是由水底往水面水温是逐渐升高。

冬天水温是由水底向水面温度逐渐降低。

水温对于鱼影响是十分巨大，不同水温层，鱼类分布就不同，有鱼能适应较高水温，有鱼却只会分布在温度较低水中。

而且鱼类进食也与水温有关，般我们常见淡水鱼进食温度都在摄氏度之间，高于或是低于这个温度鱼类进食活动就会减弱。

传统垂钓中，这个问题从来就不好判断，有经验钓手都是通过季节和气温综合判断这个问题，无法