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基于Zigbee技术的野外探险机器人设计

一、选题简介、意义

近年来，小康生活普及全国，老百姓的生活水平、生活质量以及国民素质不断提高。大家开始意识到自然资源不是无穷无尽的，而是有限的。大家开始在各个方面降低对自然资源的开发、需求，同时也在想办法保护自己所生活的环境、保护自然。林业机器人就在此时被人们发展起来，林业机器人主要对林业方面进行监控，能够实时采集森林的环境信息，这样才能实时了解森林的详细情况，便于对资源的调控。然而单个的机器人远不能满足现代人们的需求，我们需要多个机器人能够一起协同工作，此时林业机器人进行组网就变得十分的重要。林业机器人的目的是让多个机器人全方面的覆盖探测范围，保证最大程度上对森林资源的监控全面。

二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）

一、课题研究

基于STM32和zigbee的野外林业机器人设计

二、主要研究内容

1、设计电路原理图 。

2、研究各传感器模块以及单片机的使用。

3、编写程序，调试。

4、林业机器人组装及外形设计。

5、机器人组网数据传输。

三、要解决的问题

1、电路原理图设计。

2、各传感器模块与单片机之间引脚连接问题。

3、硬件固件程序编写，调试。

4、林业机器人组装及外形设计。

5、机器人数据传输。

四、预期目标

1、机器人正常工作。

2、机器人能够进行环境数据收集。

3、机器人环境数据传输正常。

五、研究步骤

一阶段   熟悉课题，可行性方案分析及方案论述。

二阶段   查阅资料，设计硬件原理图。

三阶段   编写程序测试各传感器模块，印刷电路板。

四阶段   编写程序，软、硬件相互结合进行联调。

五阶段   整理资料，准备毕业论文及毕业答辩。

三、设计（论文）体系、结构（大纲）

摘要 

一、引言

1.1研究背景及意义

1.2现阶段国内外研究现状

1.3技术要点

二、野外探险机器人的总体设计

2.1野外探险机器人整体方案设计思路

2.2方案论证与模块选择

三、野外探险机器人硬件设计

3.1硬件组成

3.2原理图绘制

3.3硬件接线

四、软件设计

4.1设计思路（框图）

4.2子程序模块

五、野外探险机器人测试与联调

5.1测试方案

5.2联调结果

六、总结

七、参考文献

 

一、引言

1.1研究背景及意义

自我国从1978年十一届三中全会实施改革开放到现在，经过40年的改革开放，经济发展方面取得了巨大的成就。先后实现了小康社会、西部大开发等重大国庆战略目标。国家在世界贸易中所占经济份额越来越多，在世界经济中担当起重要的角色，国家的每一句话，每一次政策行动都影响着世界经济的发展。但是国家在40年间的改革开发过度关注与经济发展，没有关注到环境的变化，经济发展的飞速发展给环境造成了巨大的破坏，森林大肆滥砍滥伐、国家土地资源严重的缺失（水土流失、沙漠化等）。现如今我国的经济发展已经成功面向小康社会，人民的生活水平较以前有了十足的提高。人均国民物质生活水平提高的同时，人均国民素质因为环境问题被人们所关注，保护环境的口号在恰当的时候被人们提出，现如今智能家居又被人们提出。本课题仿效智能家居，参照智能家居设计，对森林资源像家里一样智能化，合理的监控自然森林资源的使用情况，有效利用收集的环境大数据对森林资源进行分析，以便对森林资源合理调控，实现资源保护、经济发展两不误的发展目标。

本项目吸取智能家居化的思想，对野外环境实现合理化监控。利用电子信息技术、无线通信技术、物联网传感技术对野外陌生环境进行合理的监察。本项目不但能够像智能机械工厂那样进行无人化，而且还能够更好的管理森林环境资源，从而实现环境技术化、理想化。保护环境，保护生活家园。

1.1.1现阶段国内外研究现状

信息时代开启了全球地方化，而计算机时代则是开启这个时代的诱因。以美国、欧洲各国为首的国家通过计算机网络全球化联想到物与物进行连接，从而开发出物联网技术。运用各种传感器将物体与计算机进行连接，人们能够在网络上能够实时观察到物体的详细信息。物联网技术（智能家居、智能农业等）在国外运用广泛，比如滴灌技术、自动伐木技术等，国外在林业与农业方面差不多已经实现了半机械自动化。而在国内由于地理方面的原因，导致国家在这方面建树颇少。在大兴安岭、祁连山脉等不少地方还保持着人为看管、巡逻的方式来保护森林资源。现阶段这类虚耗大量的人力、物力、财力的方式，是极为不明智，不推崇的。中国拥有九千六百万平方公里的土地，不是每一个地方都有人居住，中国复杂的地域地理环境极容易发生意外事故，发生不可挽回的遗憾。野外机器人系统的实现帮助国家能够更好的监督森林资源与森林环境的情况。

1.2技术过程

系统主要涉及的技术方面主要有如下几点：

1、组网、数据传输：本系统由zigbee模块、stm32单片机与各类传感器组成。整个系统内zigbee模块负责搭建和配置整个传输网络，作用将各个节点传感器连接起来进行传输数据。终端设备通过串口以循环接收字符的方式接收到来自STM32单片机收集的环境数据数据，节点路由器负责将终端经由无线网络发送过来的数据传输给协调器，再由协调器经由UART传输给上位机。

2、数据收集：传感器对外界环境进行感知，引起传感器内部电位变化，经由电子电路进而形成数据，数据存储在单片机中等待传输。

3、数据交换：STM32单片机与终端节点采用串口数据交换的方式进行数据交换。单片机将存储在数据寄存器中的数据采用循环发送的方式传输给终端节点。

1.3论述内容

本篇论文主要论述内容如下：

1、通过对森林环境与生活的联系，从智能家居方面受到启发，将ZIGBEE技术作为数据传输阶层，STM32作为收集数据的核心。设计野外森林机器人方案，以此提高人们对保护环境的意识。

2、设计该系统的功能与特点，利用AD软件设计核心电路，并绘制PCB板，将zigbee模块、STM32单片机和各种传感器进行连接。

3、采用Z-stack协议栈和IAR编程软件，对终端、路由器和协调器部分编写运行程序，使之能够进行数据收集、发送和接收。

 

参考文献

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