基于Zigbee技術(shù)的熱釋電紅外報(bào)警器設(shè)計(jì)

摘要：為了滿足報(bào)警器智能化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展需求，提出了一種基于zigbee技術(shù)的熱釋電紅外報(bào)警器的設(shè)計(jì)方案，并完成了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)上，重點(diǎn)描述了熱釋電紅外傳感器和CC2530片上系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)；軟件部分采用了zSTACk協(xié)議棧，描述了紅外報(bào)警和zigbee組網(wǎng)的相關(guān)軟件流程。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)具有功耗低、組網(wǎng)方便的特點(diǎn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；熱釋電紅外傳感器；Zigbee；報(bào)警器

在物聯(lián)網(wǎng)成為熱點(diǎn)的今天，安全報(bào)警設(shè)備也向著智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，設(shè)計(jì)便于組網(wǎng)的新型安防設(shè)備符合發(fā)展要求和市場(chǎng)需求。Zigbee作為一種低功耗、低速率的無線通訊協(xié)議，其特點(diǎn)使其能夠在智能家居、公共安全、工業(yè)監(jiān)測(cè)等眾多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域有所作為；因此，將Zigbee技術(shù)應(yīng)用到紅外報(bào)警設(shè)備的設(shè)計(jì)中，能夠滿足報(bào)警設(shè)備對(duì)于低功耗以及網(wǎng)絡(luò)化的需求。熱釋電紅外傳感器制作簡(jiǎn)單、成本低，而且性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高，在報(bào)警設(shè)備中具有較高的應(yīng)用價(jià)值。基于Zigbee技術(shù)和熱釋電紅外傳感器設(shè)計(jì)的報(bào)警器，具有功耗低、安全可靠和便于組網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于智能家居和其他監(jiān)控領(lǐng)域。

1 設(shè)計(jì)方案
Zigbee是基于IEEE802．11．4協(xié)議的一簇?cái)U(kuò)展集，主要針對(duì)于低成本、低功耗的射頻應(yīng)用。低成本使之廣泛適用于無線監(jiān)控的方向的應(yīng)用；低功耗使之有更長(zhǎng)的工作周期；其支持的無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)有更強(qiáng)的可靠性和更廣的覆蓋范圍。報(bào)警設(shè)備普及到普通的家庭和用戶，需要低廉的成本和價(jià)格；報(bào)警設(shè)備需要很低的功耗，一般需要支持工作一年以上；報(bào)警器使用無線連接的方式，以便于安裝；報(bào)警設(shè)備需便于加入網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)控制和遠(yuǎn)程報(bào)警?；谶@些需求分析，Zigbee技術(shù)非常適合應(yīng)用于報(bào)警器的設(shè)計(jì)。

該設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。主要包括傳感器部分、信號(hào)調(diào)理部分、Zigbee網(wǎng)絡(luò)處理部分和電源管理部分。人體正常體溫37攝氏度，會(huì)發(fā)出波長(zhǎng)為10 μm左右的紅外線，這種紅外線通過菲涅爾濾光片增強(qiáng)后聚集到熱釋電紅外傳感器上，由于紅外線具有很強(qiáng)的熱效應(yīng)，熱釋電紅外傳感器將熱量變化轉(zhuǎn)化為電量的變化；產(chǎn)生的電信號(hào)通過信號(hào)調(diào)理電話的處理和放大，以中斷信號(hào)的形式傳遞給Zigbee處理器，處理器將報(bào)警信息處理后通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

2 硬件設(shè)計(jì)
設(shè)備的硬件主要有兩大功能部分組成，一部分為熱釋電紅外報(bào)警電路，一部分為Zigbee電路。在報(bào)警器的外殼上有一片菲涅爾透鏡，熱釋電紅外傳感器位于菲尼爾透鏡的焦點(diǎn)位置，菲尼爾透鏡使用聚乙烯塑料片制成，一般為乳白色，呈現(xiàn)半透明狀，但對(duì)于波長(zhǎng)為10微米左右的紅外線來說是透明的。本設(shè)備使用的熱釋電紅外傳感器為RE200B，RE200B采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測(cè)紅外輻射，并配合雙靈敏元互補(bǔ)方法抑制溫度變化產(chǎn)生的干擾，提高了傳感器的工作穩(wěn)定性。