Zigbee 技术作为无线传感器网络（WSN）的核心技术之一它具有如下特点：1） 设备能耗低，电池供电，适用于常规供电方式不可用的野外、田间。2） 通信可靠，网络自组织、自愈合，无需人工干预。各通信节点之间根据确定的路由规则自动找寻、加入网络。当节点脱离、故障、移动时，网络能够自我修复并形成新的拓补结构。3） 成本低廉，设备的复杂度低且网络容量大。Zigbee 协议是免费的，TI 等公司也已经推出了相关免费协议栈，且其工作在 2.4Ghz 全球免执照频段，这使其产品化成本极低。4）数据安全。Zigbee 支持数据完整性和鉴权工程、AES-128 加密算法。新版本的 Zigbee Pro 支持更高级的安全算法，并能根据应用场景不同灵活配置。

系统工作原理如下：终端传感节点采集数据后向路由节点发送数据包，路由节点汇总各节点数据包后向协调器节点转发。协调器节点接到数据包后继续向上转发至串口转网口设备。串转网设备将接到的串口数据包重新打包成 RJ45 数据包经无线路由器转发至现场监控 PC。与此同时分布在温室中的无线 IP 摄像头也将数据通过路由器传至现场监控 PC。手持嵌入式网关同时也可以直接接入路由器实时显示环境数据。现场监控 PC 安装有服务系统，作为 Server 服务器，远程 PC 直接通过浏览器和 IP 地址访问即可实现远程测控。上述主要是传感数据的上行链路，下行链路类似，由上位机发出控制指令，依次经路由器、串转网设备、协调器最终转发至对应控制节点执行控制指令。

传感控制模块设计

传感和控制模块是系统实现测控的根本。空气温湿度传感器采用瑞士 Sensirion 推出的 SHT11 数字温湿度传感器，IIC 接口，湿度值输出分辨率为 14 位，温度值输出分辨率为 12 位，并可编程为 12 位和 8 位。电源电压范围为 2.4～5.5V。电流消耗：测量时为 550μA，平均为 28μA，休眠时为 3μA［4，5］。光照传感器采用光敏探头 BPW34S［6］，光敏探头经运放处理后到 AD 输入。传感控制模块中均采用 NXP 公司 IIC 总线控制 GPIO 扩展芯片 PCA9554 提供 8 位并行 I/O 口。处理器通过 IIC 直接读取 SHT11 温湿度数据，通过 AD 间接读取光照数据。传感模块原理图如图 3。

控制模块主要采用继电器和 DA 模拟电压输出。继电器模块原理图如图。上位机下达控制指令后，PCA9554 驱动相关 I/O 口使三极管导通或断开驱动继电器闭合或断开。

DA 程控模拟电压输出模块采用 TI 公司 DA 芯片 DAC5573 和缓冲放大运放使用 TLV2372。DAC5573 最大输出电压为 3.0V，经运放 TLV2372 放大 3.3 倍后输出约为 10V。电压输出模块原理图如图。

节点电源模块设计

节点电源模块设计采用的是 TI 公司 TPS63001DRC（3.3V）和 TPS63002DRC（5.0V）两款 DC/DC 电源转换芯片为系统提供稳定的 3.3V 和 5.0V 电压。系统设计成两节干电池或 USB 供电方式，预留锂电池接口。供电电源之间可无缝切换。电源模块原理图如图。

该系统将当前热门物联网核心技术之一的 Zigbee 技术应用于温室监控系统中，实现了温室基本环境因子的采集与控制，并实现了监控的远程可视化操作，可靠性高、抗干扰能力强。设计解决传统温室中线缆纵横交错，布置不便且维护成本高的难题，具有很高的实用意义与推广价值。