【摘要】本文介紹一種基于ZigBee智能監(jiān)控系統(tǒng)，采用CC2530芯片及各種傳感器在ZStack協(xié)議的基礎(chǔ)上構(gòu)建ZigBee局域網(wǎng)。文中給出系統(tǒng)硬件原理及上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)方法。實(shí)際測(cè)試表明，該系統(tǒng)可靠、方便擴(kuò)展。

【關(guān)鍵詞】ZigBee無線傳感網(wǎng)CC2530

一、概述

隨著人們對(duì)低速率無線個(gè)人域網(wǎng)的應(yīng)用需求越來越大，ZigBee技術(shù)在近年來得到了快速的發(fā)展。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為自動(dòng)化、通信工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)科中一個(gè)新的研究領(lǐng)域，是一項(xiàng)應(yīng)用于某一工作區(qū)域的信息感知與收集技術(shù)。

二、系統(tǒng)的構(gòu)建

ZigBee技術(shù)作為一個(gè)新出現(xiàn)的無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，以其協(xié)議簡(jiǎn)單、成本小、功耗低、組網(wǎng)容易等特點(diǎn)，在家用系統(tǒng)控制、樓宇自動(dòng)化、工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)空間。本系統(tǒng)利用ZigBee組網(wǎng)中常見的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一種實(shí)時(shí)信息采集系統(tǒng)。系統(tǒng)工作原理如下：含有不同傳感器的終端節(jié)點(diǎn)周期性采集環(huán)境數(shù)據(jù)，通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器將接收的信息進(jìn)行處理，結(jié)合上位機(jī)將采集到的信息實(shí)時(shí)顯示，或者與GSM模塊通信，以短信形式發(fā)送至手機(jī)。

三、硬件設(shè)計(jì)

CC2530芯片在具備集成度高、功耗低、功能強(qiáng)等基礎(chǔ)上更兼具與Zigbee/802.15.4全兼容的硬件層、物理層，并在單個(gè)芯片上整合了ZigBee射頻前端、射頻收發(fā)器、內(nèi)存及微控制器，因此以CC2530為核心的硬件電路并不需要太多的外圍元件就可以完成硬件電路的設(shè)計(jì)。

3.1終端節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

終端節(jié)點(diǎn)由以下3種檢測(cè)電路組成，通過接收信息可以及時(shí)了解室內(nèi)的光照強(qiáng)度及溫濕度情況，并在檢測(cè)到火災(zāi)隱患時(shí)發(fā)出警報(bào)。

（1）光照檢測(cè)電路：通過檢測(cè)光敏電阻輸出信號(hào)的變化，判斷環(huán)境亮度。校準(zhǔn)方法：連接好硬件電路，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1來調(diào)節(jié)光敏電阻的靈敏度，使環(huán)境在低于所需亮度時(shí)發(fā)出警報(bào)。硬件電路如圖2所示。（2）溫濕度傳感器檢測(cè)電路：DHT11數(shù)字溫濕度傳感器具有簡(jiǎn)單的單線制串行接口。硬件電路如圖3所示。（3）煙霧傳感器檢測(cè)電路：可檢測(cè)液化氣、煙霧等。硬件電路如圖4所示。校準(zhǔn)方法：連接好電路后，將傳感器置于純凈空氣中，預(yù)熱2分鐘，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R4來調(diào)節(jié)煙霧傳感器的靈敏度，使4-6腳電壓U值大小在0.3-1V之間。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得校準(zhǔn)后R4約為2.5KΩ。

3.2協(xié)調(diào)器接口硬件設(shè)計(jì)

由于目前電腦上最常用的接口是USB接口，因此將CC2530的TX和RX分別與芯片PL2303的RXD和TXD相連接，擴(kuò)展相應(yīng)外設(shè)電路，并加載USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動(dòng)，就能實(shí)現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口功能。

四、軟件設(shè)計(jì)

六、協(xié)調(diào)器與GSM模塊的通信軟件設(shè)計(jì)

在協(xié)調(diào)器程序上添加GSM初始化程序，并利用HalUARTWrite（）函數(shù)將信息內(nèi)容寫入GSM模塊。按順序調(diào)用如下AT指令：“ATE0＼r＼n”關(guān)閉回顯功能；“AT+CNMI=2，1＼r＼n”新信息到來提示；“AT+CMGF=1＼r＼n”采用text編碼發(fā)送接收英文短信；“AT+CREG？＼r＼n”測(cè)試信號(hào)質(zhì)量返回0，1或者0，5正常；“AT+CMGS=15xxxxxx118＼r＼n”輸入手機(jī)號(hào)碼；串口寫入短信內(nèi)容，最后發(fā)送結(jié)束符號(hào)“0x1A”開始發(fā)送短信。

七、結(jié)束語

本文通過分析ZigBee無線傳感網(wǎng)相關(guān)特性，設(shè)計(jì)了智能監(jiān)控系統(tǒng)及上位機(jī)監(jiān)控軟件，可以方便地對(duì)溫度、濕度和紅外報(bào)警進(jìn)行監(jiān)控。該系統(tǒng)成本低、功耗小，同時(shí)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性和安全性，可廣泛應(yīng)用在其他類似場(chǎng)合。

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