基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)

作者：時(shí)間：2014-04-18 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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本文引用地址：http://m.ptau.cn/article/256955.htm

0.設(shè)計(jì)摘要

與普通的家居相比，智能家居（Smart Home）不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，能夠提供舒適安全、高品位且宜人的生活空間，還把原來(lái)的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，甚至為各種能源支出節(jié)約資金家居。無(wú)線監(jiān)控問(wèn)題是當(dāng)今國(guó)際建筑智能化領(lǐng)域的前沿性研究課題。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)克服了家庭中布線的煩瑣，充分體現(xiàn)了智能家居系統(tǒng)的靈活、方便、高效。本項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)了基于ZigBee技術(shù)和Internet技術(shù)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)，將Internet的遠(yuǎn)程監(jiān)控與ZigBee短距離控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的家居無(wú)線控制和數(shù)據(jù)采集，避免了綜合布線，可擴(kuò)展性好。

整個(gè)智能家居監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)矣秒娖鞯耐瓿砷_(kāi)關(guān)量的控制，還能夠?qū)θ?水表、電表、燃?xì)獗?進(jìn)行無(wú)線抄表，最重要的是可監(jiān)測(cè)來(lái)自家庭安防傳感器(火警、煤氣泄露)的數(shù)據(jù)，以備物業(yè)等部門(mén)監(jiān)控。通過(guò)測(cè)試后，證實(shí)了設(shè)計(jì)方案的正確性，結(jié)果滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，該設(shè)計(jì)具有一定的新穎性和實(shí)用性。本項(xiàng)目針對(duì)目前人們對(duì)居住環(huán)境的要求越來(lái)越高，同時(shí)家用設(shè)施的管理和安全亟待改善的迫切需要，設(shè)計(jì)了一種基于嵌入式無(wú)線通信技術(shù)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)，以便能夠?qū)π^(qū)中各家各戶的各種情況(煤氣泄露、火警等)進(jìn)行監(jiān)控，而且還可以對(duì)家居設(shè)施進(jìn)行控制。此外，物業(yè)管理單位也可以通過(guò)此系統(tǒng)為小區(qū)居民提供更為方便、人性的服務(wù)。

1.系統(tǒng)原理

本課題首先進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，結(jié)合底層ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)和系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的要求，將該系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為四部分:無(wú)線傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、以太網(wǎng)傳輸模塊、上位機(jī)顯示界面。然后對(duì)ZigBee協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)做了全面地研究分析，同時(shí)給出了基于CC2430的無(wú)線傳輸模塊的軟硬件設(shè)計(jì)和星型網(wǎng)絡(luò)搭建，并給出了測(cè)試結(jié)果。接著設(shè)計(jì)了基于PIC32的數(shù)據(jù)處理模塊，給出了硬件電路和外圍輔助電路設(shè)計(jì)方案，并為其移植了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uC/OS-II。本設(shè)計(jì)完成了基于DP43848C的以太網(wǎng)傳輸模塊設(shè)計(jì)和系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了從底層ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集最終到監(jiān)控機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸并測(cè)試成功。最后在VC++6.0環(huán)境下，應(yīng)用Windows Sockets套件接口開(kāi)發(fā)顯示界面對(duì)底層采集的數(shù)據(jù)分類(lèi)顯示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

如上圖1所示，本設(shè)計(jì)主要分為以下部分:

(1)無(wú)線傳輸模塊:基于CC2430芯片(包括無(wú)線收發(fā)及傳感器)設(shè)計(jì)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)模塊，并完成各節(jié)點(diǎn)模塊的軟件編寫(xiě)和節(jié)點(diǎn)間通信調(diào)試。

(2)數(shù)據(jù)處理模塊:基于PIC32芯片設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理模塊，并完成程序編寫(xiě)，同時(shí)在該系統(tǒng)上移植嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uC/OSII。

(3)以太網(wǎng)傳輸模塊:利用網(wǎng)絡(luò)接口芯片DP43848C設(shè)計(jì)以太網(wǎng)通信模塊，并完成通信測(cè)試程序編寫(xiě)。

(4)上位機(jī)顯示界面設(shè)計(jì):利用VC++6.0基于WindowsSockcts編寫(xiě)上位機(jī)界面程序，使經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)上傳到上位機(jī)(PC機(jī))界面上，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。