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基于ZigBee无线网络与LabVIEW的智能家居安防系统

发布时间:2020-09-11 20:49

  收发模块,通过与温度、红外传感器、霍尔传感器的连接,实现各项信号的数据采集,并完成室内温度、烟雾、防盗、煤气泄漏监测等报警系统的软件设计,实现对家居中各种监控,在确保报警的同时会采取相应的安全措施。

  智能家居[1]是以住宅为平台,安装有智能家居监控系统的居住环境,作为一个综合性智能系统,通过物联网、传输技术、智能控制等先进的新技术实现智能化家居管理。智能家居系统[2]所包括子系统中,安防最为关键,因此,研发安全可靠和性价比高,且方便易用的智能家居安防系统有着重大意义。

  ZigBee自组网技术[3]具有容量大、时延小、功耗低、长距离传输、速率低、安全可靠、工作灵活等特点,适用于构建家庭网络。

  [4]为红外和霍尔探测器,温度、烟雾和气体等传感器,摄像头及计算机、手机等,还需要起中间传输作用的网络数据传输模块,本设计选择基于ZigBee技术的CC2530模块。温度传感器安装在客厅、厨房、主卧、客卧、书房;烟雾传感器和摄像头安装在大门、主卧、客卧;霍尔探测器安装在房门上;红外探测器安装在窗户上。在厨房安装特殊气体探测器,以检测煤气泄漏情况,如表1。各传感器信号通过ZigBee传输至与上位机连接的接收模块,并于用户界面显示及分析,如图1所示。

  CC2530传输模块连接,各需要一组,并使之实现与微机的通讯。CC2530硬件设计分为主控电路、射频前端电路、传感器电路等。其中最为主要的是主控电路,负责控制CC2530的工作过程。其电路连接示意图如图3所示。射频前端电路则决定着传输的质量,芯片的输出信号为差分信号,所以射频前端加入差分单端转换电路,另外在射频前端需进行阻抗变换。

  CC2530作为构建无线网络的核心器件,不仅符合ZigBee技术,而且还具有强大的串行通信接口,使其应用范围更加广泛。其内核为增强型8051,但是鉴于系统节点多、数据量大等原因,需要借助具有强大数据处理功能的计算机完成数据的处理、分析及控制,协调器只做网络管理及数据中转功能。系统通过接口电路将CC2530的串行接口和PC机的COM口相连,完成无线网络与运行控制系统的PC机相互通信,配合LabVIEW内置的串口控制模块实现各个传感器与主机通讯。

  每个传感器模块都连接一个CC2530芯片,而每一个芯片在出厂时都会分配唯一的MAC地址。在安装好TI提供的协议栈,zstack的工程电脑中分别下载EDEB-PRO,REB-PRO,CEB-PRO到模块中。依据星形拓扑网络修改传输程序,设定与主机连接的协调器,每收到一个传输请求都先校验其通讯地址,然后建立连接,按需进行数据传输。主机设计为同步通讯,可同时监测各个传感器的实时信息。数据传输是CC2530模块软件设计的关键,数据的发送由传感器端调用AF_DATAREQUEST()函数实现,数据的接收由zstack完成,数据传输完成后再触发调用SYS_EVENT事件及MSG_CMD。主机接收到后,调用用户程序进行处理,即完成一次信号的传输。

  本文来源于《电子产品世界》2017年第1期第69页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。

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