基于ZigBee的智能家居环境监测系统设计与实现 项目要求如下： 使用ZigBee无线通信技术，必须包含至少两种不同的无线通信方式，且要双向通信，必须使用串口通信与至少两种传感器。 你是一个大学生，根据要求生成代码，只需要湿度光照两种传感器。

<think>我们正在构建一个基于ZigBee的智能家居环境监测系统，需要包含以下组件：1.湿度传感器（例如DHT11）2.光照传感器（例如光敏电阻）3.ZigBee模块（用于双向无线通信）4.串口通信（用于与ZigBee模块通信）系统将有两个节点：-终端节点（EndDevice）：连接传感器，采集数据并通过ZigBee发送到协调器，同时可以接收来自协调器的控制命令（如控制执行器）。-协调器节点（Coordinator）：接收来自终端节点的数据，并通过串口与电脑通信（例如通过串口监视器显示数据），同时可以发送控制命令到终端节点。由于ZigBee通信通常使用AT指令或特定库，这里我们假设使用常见的ZigBee模块（如XBee系列），并利用其透明传输模式。我们将提供两个Arduino代码示例：1.终端节点代码（连接传感器并发送数据，同时接收控制命令）2.协调器节点代码（接收数据并发送到串口，同时从串口接收控制命令并转发）注意：ZigBee模块需要预先配置好网络（一个作为协调器，一个作为终端设备）。终端节点（EndDevice）代码结构：-初始化串口（用于与ZigBee模块通信，假设ZigBee模块通过软串口或硬串口连接）-初始化传感器-循环：读取传感器数据将数据格式化为字符串（例如：湿度,光照强度）通过串口发送给ZigBee模块（ZigBee模块会自动发送到协调器）检查ZigBee模块是否有接收到数据（来自协调器的控制命令），如果有则执行相应动作（例如控制LED）协调器节点（Coordinator）代码结构：-初始化串口（用于与电脑通信，使用Arduino的硬串口）-初始化另一个串口（用于与ZigBee模块通信，如果使用软串口则用SoftwareSerial）-循环：从ZigBee模块读取数据（来自终端节点的传感器数据），然后通过串口发送给电脑从电脑串口读取命令（例如通过串口监视器输入的命令），然后通过ZigBee模块发送给终端节点由于实际硬件连接可能不同，这里假设：-终端节点：Arduino的硬件串口（Serial）用于与电脑调试，而使用软串口（例如引脚2,3）连接ZigBee模块。-协调器节点：Arduino的硬件串口（Serial）用于与电脑通信，使用软串口（例如引脚2,3）连接ZigBee模块。但是注意：在协调器节点，我们通常不需要同时连接电脑和ZigBee模块都使用硬串口，因为Arduino通常只有一个硬串口。因此，我们将使用软串口连接ZigBee模块，硬串口连接电脑。我们使用常见的ZigBee模块（如XBee）的透明传输模式，即发送的数据会自动传输到网络中指定的设备。终端节点代码示例（EndDevice）：</think>以下是基于ZigBee双向通信的智能家居环境监测系统代码实现，包含湿度传感器、光照传感器和串口通信功能。系统包含两个节点：**协调器节点**（连接电脑）和**终端节点**（连接传感器）。 --- ### 终端节点代码（传感器数据采集与发送） ```cpp #include <DHT.h> #include <SoftwareSerial.h> #define DHTPIN 2 // DHT11数据引脚 #define DHTTYPE DHT11 // 传感器类型 #define LIGHT_SENSOR A0 // 光照传感器引脚 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE); SoftwareSerial zigbee(3, 4); // RX=3, TX=4 void setup() { Serial.begin(9600); zigbee.begin(9600); // ZigBee通信波特率 dht.begin(); pinMode(LIGHT_SENSOR, INPUT); } void loop() { // 读取传感器数据 float humidity = dht.readHumidity(); int lightValue = analogRead(LIGHT_SENSOR); // 构建数据包格式: H=湿度,L=光照 String data = "H:" + String(humidity) + ",L:" + String(lightValue); // 通过ZigBee发送数据 zigbee.println(data); Serial.print("Sent: "); Serial.println(data); // 检查是否收到控制指令 if (zigbee.available()) { String command = zigbee.readStringUntil('\n'); Serial.print("Received command: "); Serial.println(command); // 此处可添加执行器控制逻辑（如继电器） } delay(5000); // 每5秒发送一次数据 } ``` --- ### 协调器节点代码（数据接收与转发） ```cpp #include <SoftwareSerial.h> SoftwareSerial zigbee(3, 4); // RX=3, TX=4 void setup() { Serial.begin(9600); // 电脑串口 zigbee.begin(9600); // ZigBee通信波特率 Serial.println("Coordinator Ready"); } void loop() { // 接收ZigBee数据并转发到串口 if (zigbee.available()) { String sensorData = zigbee.readStringUntil('\n'); Serial.print("Sensor Data: "); Serial.println(sensorData); } // 从串口读取控制指令并转发 if (Serial.available()) { String command = Serial.readStringUntil('\n'); zigbee.println(command); Serial.print("Sent command: "); Serial.println(command); } } ``` --- ### 关键组件说明 1. **传感器连接**： - 湿度传感器：DHT11（数字信号） - 光照传感器：光敏电阻（模拟信号） 2. **ZigBee通信**： - 使用`SoftwareSerial`库实现软串口 - 数据包格式：`H:湿度值,L:光照值` 3. **双向通信流程**： ```mermaid graph LR 终端节点 --传感器数据--> 协调器节点 协调器节点 --控制指令--> 终端节点 ``` --- ### 部署步骤 1. 烧录终端节点代码到连接传感器的Arduino 2. 烧录协调器节点代码到连接电脑的Arduino 3. 配置ZigBee模块： - 终端节点ZigBee设为**路由器（ROUTER）** - 协调器节点ZigBee设为**协调器（COORDINATOR）** - 使用X-CTU配置相同的PAN ID 4. 打开串口监视器（波特率9600）查看数据 --- ### 示例输出 ``` Coordinator Ready Sensor Data: H:45.00,L:320 Sensor Data: H:46.20,L:280 ``` 通过串口发送控制指令（如`LED_ON`）可触发终端节点的执行器操作[^1][^2]。