基于ZedBoard的zigbee酒厂酵池温湿度环境参数控制终端

sky-Hawk where · 2012-12-17 20:57 上传

本帖最后由 xiaopaohu123 于 2012-12-17 21:09 编辑

项目背景

一般的白酒厂的酿造过程中需要进行原料发酵，蒸馏，提纯，贮藏，分装等过程。其中在发酵过程中需要测量控制很好的发酵温度，湿度，这个过程中需要大量的参数采集，传统上的发酵过程中需要定时进行测量。需要人员定时巡检，进行温度湿度的控制。以及发酵厂房的空气环境调节。

概要简述

白酒厂的酿造过程中发酵过程中，对人力的要求高有些，为了方便节约人力，物力，本设计采用基于ZedBoard来设计利用zigbee技术的酒厂酵池温湿度环境参数控制系统。主要包括一套显示系统，可以采用8寸的800X600的触摸屏，以及自定义的键盘，linux操作系统，以及基于CC2530的zigbee 技术的传感网络使用。还可以设置一套上位机管理软件，通过ZedBoard的interenet LAN接口进行通讯，远程参数采集提取，控制命令的传输。采集的数据可以保存在SD卡里面，显示发酵池温度湿度的曲线，也可以通过USB进行存储。采用zigbee技术可以节省步线成本，降低成本，提高劳动生产效率。减少人员的巡检劳动强度。

实现的技术原理与分析。

本设计采用基于ZedBoard来设计利用zigbee技术的酒厂酵池温湿度环境参数控制系统。

1： ZedBoard是基于Xilinx Zynq?-7000扩展式处理平台（EPP）的低成本开发板。此板可以运行基于Linux，Android，

Windows?或其他OS/ RTOS的设计。此外，可扩展接口使得用户可以方便访问处理系统和可编程逻辑。 Zynq-7000 EPP将ARM?处理系统和与Xilinx 7系列可编程逻辑完美地结合在一起，可以创建独特而强大的设计。

2： ZigBee 技术是一种新型的无线、短距离、低功耗组网通讯技术具有低复杂度、低功耗、低成本、高效率，可靠度高和网络覆盖

面积广等技术优势，可以工作在免费的 2.4GHz-2.5GHzISM 微波段，具有较强的抗干扰性和设备联络功能，能够实现 500m内的无线通讯，传输速率最高可达 10M bit/s，它支持 3 种主要的自组织无线网络类型，即星状结构、网状结构和族状结构，这些网络具有较强的网络健壮性和系统可靠性。基于以上特点 ZigBee 广泛应用于智能家居控制、工业控制系统。本文采用的 CC2530 是一种真正的系统芯片（SoC）解决方案包含一个高性能 2.4GHz DSSS（直接序列扩频）射频收发器核心以及一个高性能的51内核，这种解决方案能够使用协议栈直接运行在CC2530的51内核的处理器上，并且可以外接接点需要测量的温度，湿度传感器。扩展控制端口，比较适合设计。

3：本设计主要采用的温度传感器是DS18B20，集成单线温度传感器，功耗低，使用方便简单。湿度传感器采用 SHT15。瑞士Sensirion公司推出了SHTxx单片数字温湿度集成传感器。采用CMOS过程微加工专利技术(CMOSenstechnology)，确保产品具有极高的可靠性和出色的长期稳定性。该传感器由1个电容式聚合体测湿元件和1个能隙式测温元件组成，并与1个14位A/D转换器以及1个2-wire数字接口在单芯片中无缝结合，使得该产品具有功耗低、反应快、抗干扰能力强等优点。SHT15的特点　全部校准，数字输出；接口简单(2-wire),响应速度快；　超低功耗，自动休眠；出色的长期稳定性；　超小体积(表面贴装)；测湿精度±2%RH，测温精度±0.3℃(25℃)。

4：执行控制的机构主要是控制风机，雾化喷水电子阀等。风机主要是调节白酒粮食原料发酵车间的车间空气温度湿度，使白酒粮食原料发酵过程处于最佳的情况。雾化喷水电子阀主要调节发酵车间以及发酵池的水分，是发酵过程保持一种设置好好的温度和湿度状态。利于白酒原浆的产生。

系统框图：一个zedboard主板带，A和B 2个zigbee主节点模块

Zigbee 无线传感网络采用星相拓扑结构。结构图如下