基于ZigBee技術(shù)智能家居無線報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、萬方數(shù)據(jù)蘭旦旦z蘭一．一產(chǎn)品設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于ZigBee技術(shù)智能家居無線報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)彭宇吳成東鄭君剛(沈陽建筑大學(xué)信息與控制工程學(xué)院，遼寧沈陽，110168)【摘要】本文根據(jù)zigBee技術(shù)和家居報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于zigBee技術(shù)智能家居無線報(bào)警系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了該報(bào)警系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，并完成了報(bào)警系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明：該報(bào)警系統(tǒng)使用方便、穩(wěn)定可靠，具有一定的實(shí)用價(jià)值?！娟P(guān)鍵詞】ZigBee技術(shù)報(bào)警系統(tǒng)智能家居CC2420一、引言隨著生活水平的不斷提高和安全防范意識(shí)的逐步增強(qiáng)，人們越來越關(guān)心自

2、己的居住環(huán)境，不僅要求家居環(huán)境的人性化和舒適化，而且對(duì)智能化和安全化也提出了更高的要求。報(bào)警系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，其性能的好壞直接關(guān)系到整個(gè)智能家居系統(tǒng)的好壞。目前家居報(bào)警系統(tǒng)的信號(hào)傳輸主要分有線和無線兩種。其中有線方式具有通訊可靠、抗干擾能力強(qiáng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是其移動(dòng)性較差、不適應(yīng)用戶及產(chǎn)品的變要求，對(duì)預(yù)留線的維護(hù)及更換難度較高；無線方式可避免傳感器探頭與主機(jī)之間的連接線影響室內(nèi)裝修，具有靈活、簡潔等特點(diǎn)，是發(fā)展趨勢。但無線數(shù)據(jù)傳輸易受到干擾，傳輸穩(wěn)定性較差，并且現(xiàn)在家居環(huán)境

3、中的無線電信號(hào)越來越多，對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的干擾不可避免。報(bào)警信號(hào)的無線傳輸容易受到干擾，容易引起報(bào)警系統(tǒng)的誤報(bào)警。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)ZigBee的出現(xiàn)能夠基本解決現(xiàn)有無線報(bào)警系統(tǒng)存在的一些問題：ZigBee技術(shù)采用了直接序列擴(kuò)頻技術(shù)保證信號(hào)傳輸?shù)目煽?，避免受到其它信?hào)的干擾；ZigBee網(wǎng)絡(luò)支持主從式交互操作，網(wǎng)絡(luò)中的從結(jié)點(diǎn)可以自由的進(jìn)入或退出一個(gè)ZigBee陬]絡(luò)來解決報(bào)警系統(tǒng)的反復(fù)布防撤防給用戶帶來的不便；本報(bào)警系統(tǒng)采用的無線通信芯片CC2420是基：：JZZigBee技術(shù)低功耗無線收發(fā)芯片，發(fā)射功率僅為

4、ImW，再加上芯片工作周期短，采用休眠模式，可以降低芯片收發(fā)信息功耗，降低報(bào)警系統(tǒng)的使用成本。本文根據(jù)ZigBee技術(shù)和家居報(bào)警系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)基于ZigBee技術(shù)的智能家居無線報(bào)警系統(tǒng)。二、系統(tǒng)組成及工作原理報(bào)警系統(tǒng)采用星型結(jié)構(gòu)，由多個(gè)從機(jī)和一個(gè)主機(jī)構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。一旦報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)控區(qū)域有警情出現(xiàn)，則安裝在該監(jiān)控區(qū)域的探測器將探測到的信號(hào)傳輸給所在監(jiān)控區(qū)的單片機(jī)(即從機(jī))，由該單片機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)無線收發(fā)芯片CC2420，將警情傳遞至報(bào)警控制中心，報(bào)警控制中心單片機(jī)(即主機(jī))收到報(bào)警信息

5、后會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的報(bào)警處理：以文字形式記錄出事地點(diǎn)、時(shí)間及警情狀況，并根據(jù)具體內(nèi)容啟動(dòng)相關(guān)的報(bào)警程序。另外，報(bào)警控制中心的主機(jī)也可以通過鍵盤輸入隨時(shí)查詢報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)的任意監(jiān)控區(qū)域警情。壁善U面#鼢№lk麗浠乳固圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本報(bào)警系統(tǒng)具有聯(lián)網(wǎng)能力，利用ZigBee路由設(shè)備可以無線連接到小區(qū)物業(yè)中心的服務(wù)器上。聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，主要包括三個(gè)部分：用戶端報(bào)警部分，聯(lián)網(wǎng)部分和報(bào)警服務(wù)器。報(bào)警主機(jī)上的CC2420無線通信芯片通過小區(qū)內(nèi)布設(shè)的ZigBee路由設(shè)備將數(shù)據(jù)無線傳送到小區(qū)物業(yè)中心的服

6、務(wù)器，ZigBee路由設(shè)備就是網(wǎng)絡(luò)中具備路由功能的ZigBee協(xié)調(diào)設(shè)一59—萬方數(shù)據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-lk蘭旦!三!備。小區(qū)物業(yè)中心的值班人員可以通過監(jiān)控軟件對(duì)小區(qū)進(jìn)行安全的監(jiān)控，一旦出現(xiàn)報(bào)警，監(jiān)控軟件上將顯示出報(bào)警地點(diǎn)和警情，保安可以立即出動(dòng)解除警報(bào)或進(jìn)一步向公安機(jī)關(guān)報(bào)警，將住戶生命財(cái)產(chǎn)的損失降到最低。主機(jī)圖2聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)框圖三、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)在智能家居報(bào)警系統(tǒng)中，每一個(gè)監(jiān)控區(qū)域都有一個(gè)固定的地址，傳送的數(shù)據(jù)基本都是短消息，信息的格式如圖3所示，包括幀頭，目的地址，數(shù)據(jù)大小，數(shù)據(jù)內(nèi)容和校驗(yàn)位。圖3

7、信息格式報(bào)警系統(tǒng)通電后首先對(duì)MCU初始化，對(duì)CC2420：進(jìn)行初始化，然后將CC2420設(shè)置成發(fā)射(Tx)模式或接收任&摸式，網(wǎng)絡(luò)中的從接點(diǎn)和探測器連接，接收節(jié)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)串口連接。系統(tǒng)啟動(dòng)后，發(fā)射芯片處于關(guān)閉狀態(tài)，接收芯片處于偵聽狀態(tài)，一旦報(bào)警器報(bào)警，發(fā)射芯片開始向外發(fā)射報(bào)警數(shù)據(jù)包，接收芯片接收到數(shù)據(jù)一60一后，計(jì)算機(jī)的監(jiān)控軟件立即顯示報(bào)警，完成報(bào)警過程。無線報(bào)警軟件流程圖如圖4所示。發(fā)生警情后，從機(jī)向主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，主機(jī)響應(yīng)以后馬上作出報(bào)警處理，作為小區(qū)聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，家居報(bào)警控制中心單片機(jī)(

8、主機(jī))一方面是進(jìn)行現(xiàn)場報(bào)警，如發(fā)出聲音、警燈等，對(duì)犯罪分子警告；另一方面家居報(bào)警控制中心單片機(jī)(主機(jī))若在預(yù)定時(shí)間內(nèi)未解除警報(bào)，家居報(bào)警控制中心單片機(jī)(主機(jī))將報(bào)警信號(hào)再通過ZigBee路由設(shè)備向小區(qū)物業(yè)中心服務(wù)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)，服務(wù)器根據(jù)數(shù)據(jù)包中包含的報(bào)警結(jié)點(diǎn)設(shè)備的地址來判定警情發(fā)生的具體地點(diǎn)，迅速組織人力解除警情。報(bào)警監(jiān)控軟件流程圖如圖5所示。系統(tǒng)初始化／報(bào)警f言ff'-．＼鄉(xiāng)／王墨啟動(dòng)報(bào)警裝置是否是啟動(dòng)延時(shí)等待輸入密碼密碼正確?向服務(wù)器報(bào)警?圖5監(jiān)控軟件流程圖四、結(jié)束語本文在研