鸡舍无线传感器网络节点设计

摘要：封闭式鸡舍的环境因素包括鸡舍内的温度湿度值、有害气体等，对养鸡效益产生重点影响。传统的检测方法多依靠人工采样，或持手执仪器进行测量。文章探讨了将无线传感器节点技术作为封闭式鸡舍环境监测中数据采集和传输载体的可行性，基于AVR系列单片机ATmega16L，设计和开发了无线传感器节点。

关键词：鸡舍环境；温湿度采集；无线传感器网络；节点设计

中图分类号：TP212.9 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）08-0079-02

养殖环境的好坏直接关系到养殖户的经济效益。鸡舍环境信息采集及控制的智能化和信息化是实施工厂化蛋鸡养殖的关键技术之一，采用无线传感器网络的养殖环境信息采集控制可以针对鸡舍封闭性设施的特殊性，设备维护成本较高，有线采集设备易出故障等问题有较好的解决办法。

1 节点构成

节点由微处理器模块ATmega16L、传感器模块STH7X、两线式串行总线串口通信模块、无线通信模块KYL-1020L等组成，如图1所示。通过节点自组网的形式将采集的信息发送系统控制中心，控制中心对采集的数据与养鸡的标准养殖数据对比分析后对鸡舍内的温度、空气湿度等环境因子进行模糊控制，是养殖环境在适中的范围。

2 微控制器（CPU）

采用 AVR系列单片ATmega16L，针对本设计构建了ATmega16最小系统，包括复位电路、时钟电路、JTAG接口，电源电路如图2所示。

3 传感器设计

STH7X是高度集成的湿度传感器芯片。具体工作原理如框图3所示，温湿度传感元件分别将湿度转换成电信号，经放大后进行14位的A/D转换器并串行数字接口输出数字信号。校准系数会根据实际自动补偿来自传感器的信号，STH7X与AVR单片机ATmega16的接口连接的设计。ATmega16的两线式串行总线接口PC0管脚与SHT7x的时钟SCK引脚相连接，提供的串行总线时钟信号，PC1管脚与SHT7x的数据DATA引脚相连接，实现控制命令和湿度数据的传输，接4.7 K上拉电阻在DATA信号线上保证控制器驱动信号电平为低电平避免信号冲突。

4 无线通信

该设计的无线通信模块采用KYL-1020L，ISM 频段工作频率，无需申请频点，其功耗低、稳定性及可靠性极高，能方便为用户提供双向的数据信号传输、检测和控制，基于FSK/GFSK的调制方式，采用高效通信协议传感器节点通过无线模块模拟802.15.5的协议组网，节点之间可以相互传输数据具有中继功能。

5 控制环节

控制环节主要通过ATmega16的PWM端口输出控制UL2803（如图3所示）达林顿管开关驱动继电器（接J3），继电器需要比较大的电流，但UL2803供电是每一路最大为500mA，所以采用8路并联来驱动继电器，使之有足够的大驱动电流，以便实现快速响应和稳定触发，在满足继电器驱动电流的同时也保证了系统的稳定。

6 节点软件设计

针对上述节点硬件结构，结合封闭式鸡舍设施信息采集的实际特点，设计了基于C语言的软件系统。节点软件由应用程序AVRStudio平台采用面向对象的编程方法，以模块化编程理念设计。

7 结 语

为解决鸡舍内环境因子的监测中所存在的问题，设计了无线传感器节点技术作为封闭式鸡舍环境监测中数据采集和传输载体无线传感器节点，并进行了节点传感网组网的调试。在封闭式鸡舍环境因子信息采集试验验证，节点信息采集准确度高，控制模块响应快，信息传输准确，系统的可靠性和实用性得到验证。

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