基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)
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0.設(shè)計摘要
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，還把原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，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。無線監(jiān)控問題是當今國際建筑智能化領(lǐng)域的前沿性研究課題。無線傳感網(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。本項目研究開發(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的遠程監(jiān)控與ZigBee短距離控制相結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)的家居無線控制和數(shù)據(jù)采集，避免了綜合布線，可擴展性好。
整個智能家居監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)矣秒娖鞯耐瓿砷_關(guān)量的控制，還能夠?qū)θ?水表、電表、燃氣表)進行無線抄表，最重要的是可監(jiān)測來自家庭安防傳感器(火警、煤氣泄露)的數(shù)據(jù)，以備物業(yè)等部門監(jiān)控。通過測試后，證實了設(shè)計方案的正確性，結(jié)果滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，該設(shè)計具有一定的新穎性和實用性。本項目針對目前人們對居住環(huán)境的要求越來越高，同時家用設(shè)施的管理和安全亟待改善的迫切需要，設(shè)計了一種基于嵌入式無線通信技術(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)進行監(jiān)控，而且還可以對家居設(shè)施進行控制。此外，物業(yè)管理單位也可以通過此系統(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
本課題首先進行系統(tǒng)總體設(shè)計，結(jié)合底層ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點和系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的要求，將該系統(tǒng)設(shè)計分為四部分:無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、以太網(wǎng)傳輸模塊、上位機顯示界面。然后對ZigBee協(xié)議標準做了全面地研究分析，同時給出了基于CC2430的無線傳輸模塊的軟硬件設(shè)計和星型網(wǎng)絡(luò)搭建，并給出了測試結(jié)果。接著設(shè)計了基于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)計方案，并為其移植了實時操作系統(tǒng)uC/OS-II。本設(shè)計完成了基于DP43848C的以太網(wǎng)傳輸模塊設(shè)計和系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信程序的設(shè)計，實現(xiàn)了從底層ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集最終到監(jiān)控機的數(shù)據(jù)傳輸并測試成功。最后在VC++6.0環(huán)境下，應(yīng)用Windows Sockets套件接口開發(fā)顯示界面對底層采集的數(shù)據(jù)分類顯示。
圖1 系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖
如上圖1所示，本設(shè)計主要分為以下部分:
(1)無線傳輸模塊:基于CC2430芯片(包括無線收發(fā)及傳感器)設(shè)計無線傳感網(wǎng)絡(luò)模塊，并完成各節(jié)點模塊的軟件編寫和節(jié)點間通信調(diào)試。
(2)數(shù)據(jù)處理模塊:基于PIC32芯片設(shè)計數(shù)據(jù)處理模塊，并完成程序編寫，同時在該系統(tǒng)上移植嵌入式實時操作系統(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)計以太網(wǎng)通信模塊，并完成通信測試程序編寫。
(4)上位機顯示界面設(shè)計:利用VC++6.0基于WindowsSockcts編寫上位機界面程序，使經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊處理后的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)上傳到上位機(PC機)界面上，實現(xiàn)統(tǒng)一管理。
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