基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能家居報警系統(tǒng)

1、PAGE 115 昆 明 學 院院 20113 屆畢業(yè)論文（設設計）論文（設計）題題目 智能大廈控控制系統(tǒng)設計計 子課題題目 傳傳感器網(wǎng)絡的的智能家居報報警系統(tǒng)設計計 姓 名 毛興普 學 號 2009904172215 所屬院系 自機學院 專業(yè)年級 電氣工程及及其自動化11班 指導教師 李云娟老師師 2013 年 5 月傳感器網(wǎng)絡的的智能家居報報警系統(tǒng)設計計摘要（中文）：摘 要隨著電子信息技技術和計算機機網(wǎng)絡技術的的發(fā)展，實現(xiàn)現(xiàn)家庭信息化化、網(wǎng)絡化是是當今智能家家居系統(tǒng)發(fā)展展的新趨勢。智智能家居系統(tǒng)統(tǒng)能夠為人類類提供更加輕輕松、有序、高高效的現(xiàn)代化化生活方式，是是未來居住模模式的必然發(fā)發(fā)展趨勢

2、。因因此，智能家家居系統(tǒng)逐漸漸成為一個新新興的研究領領域。智能家居報警系系統(tǒng)作為智能能家居系統(tǒng)的的子系統(tǒng)之一一，承載著智智能家居所面面臨的機遇和和挑戰(zhàn)。本文文針對智能家家居網(wǎng)絡特點點,通過對智能能家居網(wǎng)絡分分析、對比和和研究，采用用星狀網(wǎng)絡組組建智能家居居網(wǎng)絡，對智智能家居網(wǎng)絡絡進行了設計計與實現(xiàn)。將將ZigBeee無線通信信技術應用于于智能家居中中，并提出一一種采用ZiigBee無無線通信技術術的智能家居居系統(tǒng)設計方方案，具有免免布線，維護護方便，運行行費用低，實實時在線監(jiān)控控，對家居內內部各種數(shù)據(jù)據(jù)進行無線采采集和傳輸?shù)鹊忍攸c。利用用CC24330的ZiggBee模塊塊與各種傳感感器設計了

3、以以IAR ZZmbeddded Woorkbennch為平臺臺，運用C語語言進行系統(tǒng)統(tǒng)的軟件編程程，實現(xiàn)了ZZigBeee模塊間的無無線通信及智智能家居的紅紅外報警模塊塊，達到低成成本、高靈活活性、通用的的ZigBeee無線智能能家居報警控控制，并最后后完成了實現(xiàn)現(xiàn)。關鍵詞：ZiggBee；智智能家居；無無線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡；CC22430傳感器網(wǎng)絡的的智能家居報報警系統(tǒng)設計計摘要（英文）：AbstracctWith thhe devvelopmment oof eleectronnic innformaation technnologyy and compuuter nnetworrk tec

4、chnoloogy, ffamilyy infoormatiion, nnetworrking is thhe neww trennd of devellopmennt of todayys smmart hhome ssystemm. Smaart hoome syystem can pprovidde mannkind with a morre rellaxed, ordeerly aand effficieent moodern way oof liffe, iss the ineviitablee trennd of futurre setttlemeent paatternns. T

5、hherefoore, tthe smmart hhome ssystemm is bbecomiing ann emerrging area of reseaarch. Inn thiss papeer, thhe chaaracteeristiics off inteelligeent hoome neetworkk throough tthe inntelliigent home netwoork annalysiis, coompariison aand reesearcch, thhe forrmatioon of intellligennt homme nettwork using

6、g a sttar neetworkk, thee desiign annd impplemenntatioon of intellligennt homme nettwork. ZigBBee wiirelesss commmuniccationn techhnologgy useed in smartt homee, andd put forwaard a ZigBeee wirrelesss commmunicaation technnologyy smarrt homme sysstem ddesignn, witth thee a Frree wiiring, mainntenann

7、ce, llow opperatiion coost, rreal-ttime oonlinee moniitorinng, thhe varrious data wirellesslyy withhin hoome accquisiition and ttransmmissioon chaaracteeristiics. CCC24300 ZigBBee moodule with a varriety of seensorss desiigned to IAAR Zmbbeddedd Workkbenchh plattform, usinng C llanguaage syystem sof

8、twware pprograammingg, inffraredd wireeless commuunicattion bbetweeen ZiggBee mmodulee and smartt homee alarrm moddule, to acchievee a loow cosst, hiigh fllexibiility Generral ZiigBee wirelless ssmart home alarmm conttrol aand fiinalizzationn of tthe immplemeentatiion.Keywordds: ZiigBee; smarrt homm

9、e; wiirelesss sennsor nnetworrks; CCC24300目 錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc355719937 第一章 前言 PAGEREF _Toc355719937 h 6 HYPERLINK l _Toc355719938 1.1 智能家家居簡介 PAGEREF _Toc355719938 h 6 HYPERLINK l _Toc355719939 1.2 智能家家居系統(tǒng)組成成 PAGEREF _Toc355719939 h 7 HYPERLINK l _Toc355719940 1.3 智能家家居系統(tǒng)的起起源和發(fā)展 PAGE

10、REF _Toc355719940 h 7 HYPERLINK l _Toc355719941 1.4 智能家家居報警系統(tǒng)統(tǒng)的國內外發(fā)發(fā)展新趨勢 PAGEREF _Toc355719941 h 8 HYPERLINK l _Toc355719942 1.5 課題研研究的目的和和意義 PAGEREF _Toc355719942 h 10 HYPERLINK l _Toc355719943 1.6 本章小小結 PAGEREF _Toc355719943 h 11 HYPERLINK l _Toc355719944 第二章 智能家家居報警系統(tǒng)統(tǒng) PAGEREF _Toc355719944 h 12

11、HYPERLINK l _Toc355719945 2.1 概述 PAGEREF _Toc355719945 h 12 HYPERLINK l _Toc355719946 2.2智能家居居報警系統(tǒng)的的分類 PAGEREF _Toc355719946 h 12 HYPERLINK l _Toc355719947 2.3智能家居居報警系統(tǒng)總總體設計 PAGEREF _Toc355719947 h 13 HYPERLINK l _Toc355719948 2.4智能家居居報警系統(tǒng)的的組成 PAGEREF _Toc355719948 h 14 HYPERLINK l _Toc355719949 2.5

12、方案實現(xiàn)現(xiàn)的過程 PAGEREF _Toc355719949 h 15 HYPERLINK l _Toc355719950 第三章 智能家家居報警系統(tǒng)統(tǒng)硬件部分的的設計 PAGEREF _Toc355719950 h 16 HYPERLINK l _Toc355719951 3.1方案的總總體分析 PAGEREF _Toc355719951 h 16 HYPERLINK l _Toc355719952 1中央控制器器 PAGEREF _Toc355719952 h 16 HYPERLINK l _Toc355719953 1 紅外報警警模塊： PAGEREF _Toc355719953 h 1

13、7 HYPERLINK l _Toc355719954 2 光照檢測測模塊： PAGEREF _Toc355719954 h 17 HYPERLINK l _Toc355719955 3 溫度檢測測模塊： PAGEREF _Toc355719955 h 17 HYPERLINK l _Toc355719956 3.2 電源管管理模塊 PAGEREF _Toc355719956 h 18 HYPERLINK l _Toc355719957 3.3 控制電電路模塊 PAGEREF _Toc355719957 h 18 HYPERLINK l _Toc355719958 3.4 涉及到到的主要芯片片

14、的介紹 PAGEREF _Toc355719958 h 18 HYPERLINK l _Toc355719959 1 控制芯片片CC24330 PAGEREF _Toc355719959 h 18 HYPERLINK l _Toc355719960 2 集成放大大器LM3224 PAGEREF _Toc355719960 h 23 HYPERLINK l _Toc355719961 3.5 硬件原原理圖 PAGEREF _Toc355719961 h 24 HYPERLINK l _Toc355719962 3.6 本章小小結 PAGEREF _Toc355719962 h 28 HYPERL

15、INK l _Toc355719963 第四章 智能家家居報警系統(tǒng)統(tǒng)軟件部分的的設計 PAGEREF _Toc355719963 h 29 HYPERLINK l _Toc355719964 4.1智能家居居相關技術 PAGEREF _Toc355719964 h 29 HYPERLINK l _Tocc3557119965 4.2無線網(wǎng)網(wǎng)絡技術 PAGEREF _Toc355719965 h 29 HYPERLINK l _Toc355719966 1常見標準有有 PAGEREF _Toc355719966 h 30 HYPERLINK l _Toc355719967 2 IEEEE 802

16、2.15.44協(xié)議 PAGEREF _Toc355719967 h 30 HYPERLINK l _Toc3557199968 MAAC層 PAGEREF _Toc355719968 h 32 HYPERLINK l _Toc355719969 4.3軟件設計計 PAGEREF _Toc355719969 h 34 HYPERLINK l _Toc355719970 4.4 ZiggBee智能能家居系統(tǒng) PAGEREF _Toc355719970 h 35 HYPERLINK l _Toc355719971 4.5 ZiigBee開開發(fā)軟件介紹紹 PAGEREF _Toc355719971 h

17、 37 HYPERLINK l _Toc355719972 4.6 創(chuàng)建建工程 PAGEREF _Toc355719972 h 40 HYPERLINK l _Toc355719973 4.7 任務與與事件 PAGEREF _Toc355719973 h 43 HYPERLINK l _Toc355719974 4.8 設備信信息配置 PAGEREF _Toc355719974 h 46 HYPERLINK l _Toc355719975 4.9 建網(wǎng)與與入網(wǎng) PAGEREF _Toc355719975 h 50 HYPERLINK l _Toc355719976 4.10 數(shù)據(jù)據(jù)通信 PAG

18、EREF _Toc355719976 h 52 HYPERLINK l _Toc355719977 4.12 本章章小結 PAGEREF _Toc355719977 h 56 HYPERLINK l _Toc355719978 第五章 總結結 PAGEREF _Toc355719978 h 56 HYPERLINK l _Toc355719979 5.1 已實現(xiàn)現(xiàn)的功能 PAGEREF _Toc355719979 h 57 HYPERLINK l _Toc355719980 5.2 存在的的不足 PAGEREF _Toc355719980 h 57 HYPERLINK l _Toc355719

19、981 5.33 本章小結結 PAGEREF _Toc355719981 h 57 HYPERLINK l _Toc355719982 參考文獻 PAGEREF _Toc355719982 h 577 HYPERLINK l _Toc355719983 致 謝 PAGEREF _Toc355719983 h 60 HYPERLINK l _Toc355719984 附 錄 PAGEREF _Toc355719984 h 61 HYPERLINK l _Toc355719985 附錄1：DS118B20.c代碼 PAGEREF _Toc355719985 h 61 HYPERLINK l _To

20、c355719986 附錄2：DS118B20.h代碼 PAGEREF _Toc355719986 h 66 HYPERLINK l _Toc355719987 附錄3：Temmp.c代碼碼 PAGEREF _Toc355719987 h 67 HYPERLINK l _Toc355719988 附錄4：Temmp.h代碼碼 PAGEREF _Toc355719988 h 81第一章 前言1.1 智能家家居簡介智能家居是以住住宅為平臺，利利用綜合布線線技術、網(wǎng)絡絡通信技術、智智能家居-系系統(tǒng)設計方案案安全防范技技術、自動控控制技術、音音視頻技術將將家居生活有有關的設施集集成，構建高高效的住宅設

21、設施與家庭日日程事務的管管理系統(tǒng)，提提升家居安全全性、便利性性、舒適性、藝藝術性，并實實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能能的居住環(huán)境境1。智能家居是一個個居住環(huán)境，是是以住宅為平平臺安裝有智智能家居系統(tǒng)統(tǒng)的居住環(huán)境境，實施智能能家居系統(tǒng)的的過程就稱為為智能家居集集成。由于智智能家居采用用的技術標準準與協(xié)議的不不同，大多數(shù)數(shù)智能家居系系統(tǒng)都采用綜綜合布線方式式，但少數(shù)系系統(tǒng)可能并不不采用綜合布布線技術，不不論哪一種情情況，都一定定有對應的網(wǎng)網(wǎng)絡通信技術術來完成所需需的信號傳輸輸任務，因此此網(wǎng)絡通信技技術是智能家家居集成中關關鍵的技術之之一。安全防防范技術是智智能家居系統(tǒng)統(tǒng)中必不可少少的技術，在在小區(qū)及戶內內可視對講、

22、家家庭監(jiān)控、家家庭防盜報警警、與家庭有有關的小區(qū)一一卡通等領域域都有廣泛應應用。自動控控制技術是智智能家居系統(tǒng)統(tǒng)中必不可少少的技術，廣廣泛應用在智智能家居控制制中心、家居居設備自動控控制模塊中，對對于家庭能源源的科學管理理、家庭設備備的日程管理理都有十分重重要的作用。音音視頻技術是是實現(xiàn)家庭環(huán)環(huán)境舒適性、藝藝術性的重要要技術，體現(xiàn)現(xiàn)在音視頻集集中分配、背背景音樂、家家庭影院等方方面，已經(jīng)引引起了許多國國家學術界和和工業(yè)界的高高度重視，被被認為是對221世界產生生巨大影響力力的技術之一一2。通俗地說，它是是融合了自動動化控制系統(tǒng)統(tǒng)、計算機網(wǎng)網(wǎng)絡系統(tǒng)和網(wǎng)網(wǎng)絡通訊技術術于一體的網(wǎng)網(wǎng)絡化智能化化的家居

23、控制制系統(tǒng)。智能能家居將讓用用戶有更方便便的手段來管管理家庭設備備，比如，通通過家觸摸屏屏、無線遙控控器、電話、互互聯(lián)網(wǎng)或者語語音識別控制制家用設備，更更可以執(zhí)行場場景操作，使使多個設備形形成聯(lián)動；另另一方面，智智能家居內的的各種設備相相互間可以通通訊，不需要要用戶指揮也也能根據(jù)不同同的狀態(tài)互動動運行，從而而給用戶帶來來最大程度的的高效、便利利、舒適與安安全。1.2 智能家家居系統(tǒng)組成成智能家居系統(tǒng)包包含的主要子子系統(tǒng)有：家家居布線系統(tǒng)統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡絡系統(tǒng)、智能能家居（中央央）控制管理理系統(tǒng)、家居居照明控制系系統(tǒng)、家庭安安防系統(tǒng)、背背景音樂系統(tǒng)統(tǒng)（如TVCC平板音響）、家家庭影院與、多多媒體系統(tǒng)

24、、家家庭環(huán)境控制制系統(tǒng)等八大大系統(tǒng)。其中中，智能家居居（中央）控控制管理系統(tǒng)統(tǒng)、家居照明明控制系統(tǒng)、家家庭安防系統(tǒng)統(tǒng)是必備系統(tǒng)統(tǒng)，家居布線線系統(tǒng)、家庭庭網(wǎng)絡系統(tǒng)、背背景音樂系統(tǒng)統(tǒng)、家庭影院院與多媒體系系統(tǒng)、家庭環(huán)環(huán)境控制系統(tǒng)統(tǒng)為可選系統(tǒng)統(tǒng)。在智能家家居環(huán)境的認認定上，只有有完整地安裝裝了所有的必必備系統(tǒng)，并并且至少選裝裝了一種及以以上的可選系系統(tǒng)的智能家家居才能稱為為智能家居3。1.2.1 家家居布線系統(tǒng)統(tǒng)對于一個智能住住宅需要有一一個能支持語語音、數(shù)據(jù)、多多媒體、家庭庭自動化、保保安等多種應應用的布線系系統(tǒng)，這個系系統(tǒng)也就是智智能化住宅布布線系統(tǒng)。1.2.2 家家庭安防系統(tǒng)統(tǒng)家庭安防系統(tǒng)包包

25、括如下幾個個方面的內容容：門磁開關關、緊急求助助、煙霧檢測測報警、燃氣氣泄露報警、碎碎玻探測報警警、紅外微波波探測報、窗窗簾探測報警警等。1.3 智能家家居系統(tǒng)的起起源和發(fā)展20世紀80年年代初，隨著著大量采用電電子技術的家家用電器面市市，住宅電子子化（HE，HHome EElectrronicss）出現(xiàn)。880年代中期期，將家用電電器、通信設設備與安保防防災設備各自自獨立的功能能綜合為 一一體后，形成成了住宅自動動化概念（HHA，Homme Auttomatiion ）。880年代末，由由于通信與信信息技術的發(fā)發(fā)展，出現(xiàn)了了對住宅中各各種通信、家家電、安保設設備通過總線線技術進行監(jiān)監(jiān)視、控制

26、與與管理的商用用系統(tǒng)，這在在美國稱為 Smartt Homee，也就是現(xiàn)現(xiàn)在智能家居居的原型。智智能家居概念念的起源甚早早，但一直未未有具體的建建筑案例出現(xiàn)現(xiàn)，直到19984年美國國聯(lián)合科技公公司（Uniited TTechnoo1ogiees Buiildingg Systtem）將建建筑設備信息息化、整合化化概念應用于于美國康乃迪迪克州（Coonnetiicut)哈哈特佛市（HHartfoord）的CCityPllaceBuuildinng時，才出出現(xiàn)了首棟的的“智能型建筑筑”,從此也揭揭開了全世界界爭相建造智智能家居的序序幕。1979年，美美國的斯坦福福研究所提出出了將家電及及電氣設備的

27、的控制線集成成在一起的家家庭總線（HHOMEBUUS），并成成立了相應的的研究會進行行研究，19983年美國國電子工業(yè)協(xié)協(xié)會組織專門門機構開始制制定家庭電氣氣設計標準，并并于19888年編制了第第一個適用于于家庭住宅的的電氣設計標標準，即：家家庭自動化系系統(tǒng)與通訊標標準，也有有稱之為家庭庭總線系統(tǒng)標標準(HBSS，Homee Bus Systeem)。在其其制定的設計計規(guī)范與標準準中，智能住住宅的電氣設設計要求必須須滿足以下三三個條件，即即： 1、具有家庭總總線系統(tǒng)； 2、通過家庭總總線系統(tǒng)提供供各種服務功功能； 3、能和住宅以以外的外部世世界相連接。物聯(lián)傳感技術是是全球第一個個利用物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)來

28、控制燈飾飾及電子電器器產品（我們們現(xiàn)在通稱為為ZigBeee產品），并并將其作為智智能家居主流流產品走向了了商業(yè)化。ZZigBeee最初預計的的應用領域主主要包括消費費電子、能源源管理、衛(wèi)生生保健、家庭庭自動化、建建筑自動化和和工業(yè)自動化化。隨著物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的興起，ZZigBeee又獲得了新新的應用機會會。物聯(lián)網(wǎng)的的網(wǎng)絡邊緣應應用最多的就就是傳感器或或控制單元，這這些是構成物物聯(lián)網(wǎng)的最基基礎最核心最最廣泛的單元元細胞，而ZZigBeee能夠在數(shù)千千個微小的傳傳感傳動單元元之間相互協(xié)協(xié)調實現(xiàn)通信信，并且這些些單元只需要要很少的能量量，以接力的的方式通過無無線電波將數(shù)數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)網(wǎng)絡節(jié)點傳到到另一個節(jié)

29、點點，所以它的的通信效率非非常高。這種種技術低功耗耗、抗干擾、高高可靠、易組組網(wǎng)、易擴容容，易使用，易易維護、便于于快速大規(guī)模模部署等特點點順應了物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的要要求和趨勢。目目前來看，物物聯(lián)網(wǎng)和ZiigBee技技術在智能家家居、工業(yè)監(jiān)監(jiān)測和健康保保健等方面的的應用有很大大的融合性。1.4 智能家家居報警系統(tǒng)的國國內外發(fā)展新新趨勢隨著智能家居的的迅猛發(fā)展，越越來越多的家家居開始引進進智能化系統(tǒng)統(tǒng)和設備。智智能化系統(tǒng)涵涵蓋的內容也也從單純的方方式向多種方方式相結合的的方向發(fā)展。但但較之于歐美美發(fā)達國家，我我國的我國智智能家居系統(tǒng)統(tǒng)起步稍晚，所所以目前市場場主流的產品品（系統(tǒng)）還還無法很好地地解決

30、產品本本身與市場需需求的矛盾，使使得智能家居居市場的僵冰冰還沒有被完完全打破，所所以很大程度度上阻礙了智智能家居產業(yè)業(yè)的發(fā)展。在在此情形之下下，從產品（系系統(tǒng)）的技術術角度上看什什么才是解決決這個難題的的方法？據(jù)市市場調研顯示示，只有智能能家居交互平平臺才是最好好的手段之一一。智能家居居交互平臺是是一個具有交交互能力平臺臺，并且通過過平臺能夠把把各種不同的的系統(tǒng)、協(xié)議議、信息、內內容、控制在在不同的子系系統(tǒng)中進行交交互、交換4。它具有如如下特點：1、每個子系統(tǒng)統(tǒng)都可以脫離離交互平臺獨獨立運行智能家居交互平平臺中，各個個子系統(tǒng)在脫脫離交互平臺臺時能夠獨立立運行，如果果樓寓對講、家家庭報警、各各種

31、電器控制制、門禁、家家庭娛樂等等等。個子系統(tǒng)統(tǒng)在交互平臺臺管理下運行行，平臺能采采集各子系統(tǒng)統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)據(jù)，系統(tǒng)的聯(lián)聯(lián)動。2、不同品牌的的產品、不同同的控制傳輸輸協(xié)議能通過過這個平臺進進行交互由于有了交互平平臺，不同子子系統(tǒng)在交戶戶平臺的統(tǒng)一一管理下，可可以協(xié)同工作作和運行數(shù)據(jù)據(jù)額交換、共共享，給用戶戶最大限度的的選擇權，充充分體現(xiàn)智能能家居的個性性化。同時，它它還具有網(wǎng)關關的功能，通通過交互平臺臺，能與廣域域網(wǎng)連接，實實現(xiàn)遠程控制制、遠程管理理。具有多種種主流的控制制接口，如RRS485、RRS232、TTCP、IPP等，同時可可以擴充添加加國內外流行行的控制接口口，如EIBB、lonwwo

32、rk、CCE-buss、Canbbus，以及及無線網(wǎng)絡如如：WiFii、GPRSS、藍牙等。根根據(jù)客戶及市市場的變化不不斷增加各種種總線、系統(tǒng)統(tǒng)的驅動軟件件和硬件接口口，豐富多樣樣的通訊、控控制接口，為為子系統(tǒng)的多多樣選擇提供供的基礎保障障，智能家居居有了最大限限度包容性，用用戶有了更大大的選擇余地地。3、智能終端（觸觸摸屏）僅做做為各子系統(tǒng)統(tǒng)的顯示、操操作界面整個系統(tǒng)在平臺臺的控制、管管理下運行，智智能終端（觸觸摸屏）僅做做為各子系統(tǒng)統(tǒng)的顯示、操操作界面，多多智能終端配配置容易可行行。同時，可可以記錄各子子系統(tǒng)的運行行數(shù)據(jù)、為系系統(tǒng)運行優(yōu)化化、自學習提提供依據(jù)。交交互平臺，平平臺可以記錄錄存

33、儲各系統(tǒng)統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)據(jù)，對系統(tǒng)的的運行可以提提供有效的歷歷史數(shù)據(jù)，同同時可以根據(jù)據(jù)歷史的運行行數(shù)據(jù)，總結結出主人的使使用習慣和某某種規(guī)律，讓讓系統(tǒng)能夠自自學習。4、控制軟件可可編程（DIIY），提供供信息服務此系統(tǒng)方便用戶戶改變控制邏邏輯、控制方方式、操作界界面，用戶的的控制邏輯、操操作界面可以以自定義、可可以DIY。在在現(xiàn)代的智能能家居系統(tǒng)中中，信息服務務是非常重要要的不可或缺缺的部分，有有了信息服務務，它給智能能家居更多的的“智慧”、給我們的的生活提供更更多的信息和和資訊、給智智能家居賦予予更生動的生生命，它是智智能家居更高高的境界。信信息服務內容容包括：健康康、烹飪、交交通信息、生生活常

34、識、嬰嬰幼兒哺育、兒兒童教育、日日常購物、社社區(qū)信息、家家居控制專家家等等，智能能家居已不僅僅僅是面向控控制的系統(tǒng)而而是信息服務務與控制有機機結合的系統(tǒng)統(tǒng)。5、多種控制手手段在日常家居生活活中，為了使使我們對家庭庭的控制系統(tǒng)統(tǒng)能隨時掌控控、需要的信信息隨時獲取取，操作終端端的形式非常常重要，多種種形式的智能能操作終端是是必不可少如如：智能遙控控器、移動觸觸摸屏、電腦腦、手機、PPDA等。智能家居控制器器可以為系統(tǒng)統(tǒng)提供智能控控制方案，使使住戶的控制制更便捷，更更高效，更能能為家庭的日日?；顒庸?jié)約約不必要的能能耗。隨著科科技的提高，經(jīng)經(jīng)濟的發(fā)展，人人們的物質生生活水平的提提高，對家居居環(huán)境的要求

35、求也越來越高高，作為家居居智能化的核核心部分智能家居控控制系統(tǒng)也越越發(fā)顯得重要要5。1.5 課題研研究的目的和和意義1.5.1 課課題目的智能家居報警系系統(tǒng)是以住宅宅為平臺，利利用綜合布線線技術、網(wǎng)絡絡通信技術、安安全防范技術術、自動控制制技術、音視視頻技術將家家居生活有關關的設施集成成，構建高效效的住宅設施施與家庭日程程事務的管理理系統(tǒng)，提升升家居安全性性、便利性、舒舒適性、藝術術性，并實現(xiàn)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的的居住環(huán)境?；谥悄芗揖泳拥淖钚露x義，參考ZiigBee技技術的特點，設設計出報警系統(tǒng)，在在包含了智能能家居必備系系統(tǒng)：智能家居(中央)控制制管理系統(tǒng)、家家居照明控制制系統(tǒng)、家庭庭安防系統(tǒng)

36、、家家庭管道控制制系統(tǒng)、家庭庭窗簾控制系系統(tǒng)等.在智智能家居的認認定上，只有有完整地安裝裝了所有的必必備系統(tǒng)，并并且至少選裝裝了一種及以以上的可選系系統(tǒng)的家居系系統(tǒng)才能稱為為智能家居。1.5.2 課課題意義智能家居報警系系統(tǒng)是利用先先進的計算機機技術、嵌入入式系統(tǒng)和網(wǎng)網(wǎng)絡通訊技術術，將家庭中中的各種設備備（如照明系系統(tǒng)、管道控控制、安防系系統(tǒng)、窗簾控控制、網(wǎng)絡家家電）通過家家庭網(wǎng)絡連接接到一起的，自自從美國在11984 真真正的智能建建筑出現(xiàn)以來來，國外已經(jīng)經(jīng)有將近300 年的研究究歷史，而國國內在這方面面的研究相對對較晚，從22003年才才逐步應用于于高端市場，而而且標準不統(tǒng)統(tǒng)一。由于智智能

37、家居報警警系統(tǒng)系統(tǒng)具具有安全、方方便、高效、快快捷、智能化化和個性化的的獨特魅力，使使得智能家居居報警系統(tǒng)的開開發(fā)與建設成成為21 世紀科科技發(fā)展的必必然趨勢。隨隨著全球對安安全和環(huán)境及智能能化的要求越越來越高，基基于無線傳感感器網(wǎng)絡的智智能家居報警警系統(tǒng)具有非非常廣闊的市市場前景和發(fā)發(fā)展空間。 1.5.3設計計要求智能家居報警系系統(tǒng)主要以ZZigBeee技術為核心心；設計圍繞繞網(wǎng)絡協(xié)調器器的網(wǎng)狀拓撲撲線路，例如如照明傳感器器模塊、煤氣氣傳感器模塊塊、人體紅外外感應器等模模塊，最后在在上位機上建建立家庭信息息管理平臺。通通過監(jiān)測子網(wǎng)網(wǎng)監(jiān)測照度、煤煤氣泄漏以及及紅外入侵等等信息，可以以直接聯(lián)動控

38、控制相關受控控設備或將信信息發(fā)送至管管理平臺，由由信息管理平平臺決策如何何處理這些信信息。整個系系統(tǒng)的設計包包括硬件和軟軟件兩個部分分。1.5.4 研研究主要內容容本次設計主要內內容：1、采用ZiggBee技術術，構建無線線傳感器網(wǎng)絡絡，研究無線線傳感器網(wǎng)絡絡的通信機理理；2、設計基于單單片機控制的的節(jié)點單元控控制軟件；3、重要報警模模塊的設計與與實現(xiàn)重點注意：軟件與硬件的聯(lián)聯(lián)合調試。1.6 本章小小結首先對智能家居居報警系統(tǒng)系統(tǒng)統(tǒng)進行了簡要要概述，包括括智能家居的的定義和國內內外智能家居居系統(tǒng)的發(fā)展展，接著對智智能家居網(wǎng)絡絡技術進行了了介紹，對于于智能家居報報警系統(tǒng)來說說，采用無線線網(wǎng)絡不僅

39、為為家居智能化化提供靈活簡簡便的網(wǎng)絡結結構，省去了了浪費在布線線上的人力和和物力，并且且更符合家庭庭網(wǎng)絡通訊的的特點。第二章 智能家家居報警系統(tǒng)統(tǒng)2.1 概述智能家居報警系系統(tǒng)是智能家家居系統(tǒng)中重重要的一環(huán)，它它為人們舒適適的生活提供供了保障，在在智能家居系系統(tǒng)設計中，在在盡可能保持持統(tǒng)一標準的的前提下，針針對各種信號號類型選擇合合適的總線或或者無線技術術并設計主控控器已成為智智能家居建設設的首要問題題。在有線方方式中，各類類傳感器和控控制器的連接接通過總線，它它的優(yōu)點是可可以簡化各功功能單元的設設計，缺點就就是布線多，結結構復雜，也也存在總線協(xié)協(xié)議設計選擇擇的問題。針對智能家居中中采用有線方

40、方式存在的問問題，本文提提出了一種采采用ZigBBee無線通通信技術的新新型智能家居居報警系統(tǒng)設計計方案，設計計并實現(xiàn)了該該系統(tǒng)中的檢檢測、中央處處理、控制等等各個模塊。智能家居報警系系統(tǒng)主要以ZZigBeee技術為核心心；設計圍繞繞網(wǎng)絡協(xié)調器器的網(wǎng)狀拓撲撲線路通過監(jiān)監(jiān)測子網(wǎng)監(jiān)測測環(huán)境溫度、照照度、煤氣泄泄漏以及紅外外入侵等信息息，可以直接接聯(lián)動控制相相關受控設備備或將信息發(fā)發(fā)送至管理平平臺，由信息息管理平臺決決策如何處理理這些信息。2.2智能家居居報警系統(tǒng)的的分類家庭報警系統(tǒng)主主要包括防盜盜報警，火災災報警，燃氣氣泄漏報警，緊緊急求救報警警四大類。在在我們平時居居家生活中，家家庭安全主要要包

41、括兩種不不同的安全對對象，首先是是人身和家庭庭財產的安全全，其次是家家庭設備的安安全。 家居報警實際際上是將家庭庭控制設備連連接到報警設設施上，實現(xiàn)現(xiàn)對非法闖入入的盜竊、搶搶劫行為和突突發(fā)事件進行行及時報警，搶搶救和保護的的功能。從功能上細分，還還可分為可視視對講、周界界防范、家居居安全、緊急急求助、無線線報警、聲光光報警、防挾挾持報警等。而而家居安防報報警又包括了了防盜報警、火火災報警和煤煤氣泄露報警警等等。家庭庭中所有的安安全探測裝置置，如消防類類(煙感、煤氣氣泄漏報警器器等)、防盜類(門磁、窗磁磁、各種監(jiān)測測器、防盜幕幕簾、緊急求求救按鈕等)，都連接到到家庭智能終終端，對其狀狀態(tài)進行監(jiān)測

42、測。當發(fā)生警警報時，家庭庭智能終端將將警情根據(jù)設設置進行各種種操作，包括括：啟動警鈴鈴和聯(lián)動設備備、撥打設定定的報警電話話。如與社區(qū)區(qū)系統(tǒng)相連，還還可同時把警警情送往小區(qū)區(qū)監(jiān)控服務器器。隨著科學學技術的不斷斷更新，現(xiàn)在在的家庭安防防概念已由原原來的單純性性個體防護逐逐漸轉向多媒媒體，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)式防護，不不管在哪種情情況下發(fā)生危危險，系統(tǒng)都都可自動發(fā)出出警報。大大大提高了家居居的安全系數(shù)數(shù)2.3智能家居居報警系統(tǒng)總總體設計智能家居報警系系統(tǒng)的關鍵是是家庭智能化化技術的應用用，如無線傳傳感器網(wǎng)絡技技術、自動化化控制技術、互互聯(lián)網(wǎng)絡科技技等的綜合運運用，由于它它的綜合性和和復雜性，使使得其軟硬件件設計

43、都必須須本著一定的的設計原則，下下面進行詳細細說明.2.3.1硬件件選取原則1）先進性：系系統(tǒng)硬件應具具有先進性，避避免短期內因因技術陳舊而而造成整個系系統(tǒng)性能不高高或過早淘汰汰.2）成熟性：在在充分考慮先先進性的同時時，系統(tǒng)硬件件應立足于用用戶對整個系系統(tǒng)的具體需需求，應選擇擇先進、適用用、成熟技術術的產品，最最大限度的發(fā)發(fā)揮投資效益益.3）可靠性：系系統(tǒng)無論在硬硬件上還是在在軟件上都應應采取多種保保護措施，保保證系統(tǒng)244小時不間斷斷正常運行，同同時還應充分分考慮系統(tǒng)權權限安全措施施，進一步保保證系統(tǒng)的可可靠性。4）開放性：無無論是系統(tǒng)設設備還是網(wǎng)絡絡拓撲結構，都都應具有良好好的開放性.網(wǎng)

44、絡化的目目的是實現(xiàn)設設備和信息的的共享。因此此網(wǎng)絡要具有有開放性并應應提供標準接接口，用戶可可根據(jù)要求，對對系統(tǒng)進行擴擴展或升級.5）兼容性:計計算機網(wǎng)絡的的選擇和相關關產品的選擇擇要以先進性性和適用性為為基礎，同時時考慮兼容性性.系統(tǒng)設備備應優(yōu)先選擇擇根據(jù)國際標標準設計、生生產的標準化化設備，避免免因兼容性差差而造成的系系統(tǒng)難以升級級或擴展.6）實時性：系系統(tǒng)硬件應具具有實時處理理和快速響應應的能力.2.3.2軟件件設計原則1）可靠性和安安全性：系統(tǒng)統(tǒng)軟件應244小時可靠運運行，并充分分考慮系統(tǒng)權權限設置等多多種保護措施施，保證數(shù)據(jù)據(jù)的安全性.2）界面友好：系統(tǒng)軟件應應操作方便，采采用中文圖

45、形形界面，運用用多媒體技術術，使系統(tǒng)具具有處理聲音音及圖像的能能力，更能適適應不同層次次，不同年齡齡用戶的使用用要求。3）可擴沖性：系統(tǒng)軟件應應提供二次開開發(fā)的功能，便便于多次升級級和支持硬件件產品的更新新.4）模塊化：根根據(jù)家庭的實實際需要選擇擇安裝不同的的功能組件，以以適應不同用用戶的需要2.4智能家居居報警系統(tǒng)的的組成系統(tǒng)主要由智能能家居網(wǎng)絡控控制器，即主主節(jié)點，與智智能家居設備備相連的智能能家居網(wǎng)絡控控制器，即分分節(jié)點，每個個房間放置的的充當路由器器的智能家居居網(wǎng)絡控制器器，功能控制制驅動模塊和和相應的家具具設備構成。本系統(tǒng)采用華凡凡公司的HFFZSmaartRF004EB+CCC24

46、300EM模塊作作為協(xié)調器。為為了簡化系統(tǒng)統(tǒng)，突出ZiigBee的的框架性，節(jié)節(jié)點硬件采取取了簡化措施施，具體如下下。無線燈控、電動動窗簾、空調調開關、管道道開關都由單單一IO口P1.4控制制，模擬開關關動作。防盜報警和門迎迎都采用熱釋釋紅外傳感技技術，電路結結構相同。煤氣報警采用催催化燃燒式可可燃氣體傳感感器。照度監(jiān)測使用電電池做傳感器器。組成框圖如圖22-1所示。圖2-1智能家家居系統(tǒng)的組組成2.5方案實現(xiàn)現(xiàn)的過程本文任務提出的的功能控制驅驅動模塊實現(xiàn)現(xiàn)與各種家居居設備的接口口，并作為家居設備備的功能執(zhí)行行機構，其與與相對應的智能家家居網(wǎng)絡控制制器分節(jié)點進進行通信；智智能家居網(wǎng)絡絡控制器分

47、節(jié)節(jié)點，每個房房間放置的充充當路由器功功能的分節(jié)點點和智能家居居網(wǎng)絡控制器器主節(jié)點組成成ZigBeee無線通信信網(wǎng)絡，是整整個智能家居居系統(tǒng)的通信信網(wǎng)絡。每個個智能家居網(wǎng)網(wǎng)絡控制器包包括一個ZiigBee無無線收發(fā)模塊塊，與各個設設備、節(jié)點之之間進行通信信。此方案的的設計靈活性性好，擴展性性好。系統(tǒng)的工作流程程是：首先智智能家居網(wǎng)絡絡控制器（主主節(jié)點）建立立ZigBeee智能網(wǎng)絡絡，各個網(wǎng)絡絡控制器（分分節(jié)點）隨后后加入該網(wǎng)絡絡，他們共同同組成一個星星狀的ZiggBee無限限家居網(wǎng)絡。當當檢測或接收收傳感器的報報警信號后，主主節(jié)點找到與與該家具設備備相連的分節(jié)節(jié)點的ID信信息，并將控控制信息發(fā)

48、往往該分節(jié)點所所在房間的路路由器，路由由器再將信息息轉發(fā)給對應應的分節(jié)點，分分節(jié)點收到信信息后，切入入功能驅動模模塊，功能驅驅動模塊對該該家居設備進進行相應的操操作，從而完完成智能家居居的報警操作作和處理.第三章 智能家家居報警系統(tǒng)硬件部分分的設計3.1方案的總總體分析本著模塊化的設設計思想，本本文提到的設設計方案被分分為三個模塊塊，即中央控控制模塊、信信息檢測模塊塊，以及家居居報警控制模模塊。3.1.1中央央控制模塊監(jiān)測子網(wǎng)監(jiān)測環(huán)環(huán)境溫度、照照度、煤氣泄泄漏以及紅外外入侵等信息息，可以直接接聯(lián)動控制相相關受控設備備或將信息發(fā)發(fā)送至中央控控制模塊，由由管理平臺處處理這些信息息。1中央控制器器C

49、C24330基于無線網(wǎng)絡的的智能家居的的設計，我們們選擇了技術術成熟、低耗耗高能的ZiigBee技技術組建無線線網(wǎng)絡，硬件件上面，我們們選擇了被廣廣泛應用于ZZigBeee模塊的控制制芯片CC22430。圖圖2-2為CCC24300的最小系統(tǒng)統(tǒng)原理圖。圖2-2 CCC2430最最小系統(tǒng)原理理圖CC2430是是一顆真正的的系統(tǒng)芯片(SoC)CCMOS解決決方案。這種種解決方案能能夠提高性能能并滿足以ZZigBeee為基礎的22.4GHzz ISM波波段應用，及及對低成本，低低功耗的要求求。它結合一一個高性能22.4GHzz DSSSS(直接序列列擴頻)射頻頻收發(fā)器核心心和一顆工業(yè)業(yè)級小巧高效效的

50、80511控制器。CCC24300的設計結合合了8Kbyyte的RAAM及強大的的外圍模塊，并并且有3種不不同的版本，他他們是根據(jù)不不同的閃存空空間32，664和1288kBytee來優(yōu)化復雜雜度與成本的的組合。3.1.2 信信號檢測模塊塊信號檢測模塊，由由于檢測模塊塊很多，用戶可根據(jù)據(jù)自己需要自自己添加，在在本文我們主要設計了兩兩個子模塊，即即紅外報警模模塊，光照監(jiān)監(jiān)測模塊、溫溫度檢測模塊塊。1 紅外報警模模塊：一開始的設計思思路是圍繞著著激光技術來來做，鑒于價價格過高，且且實用性不好好，放棄了使使用激光技術術的想法。后后來發(fā)現(xiàn)使用用廉價的紅外外線對管也可可以做到，便便著手設計紅紅外對管相關

51、關的紅外檢測測電路。設計的電路原理理是沒有物體體入侵時，使使用一個比較較器，檢測電電路送出低電電平，輸出端端沒有反應。當當有物體入侵侵時，檢測電電路送出高電電平，給ZiigBee模模塊送出信號號。2 光照檢測模模塊：與紅外報警模塊塊類似，使用用一個比較器器，當光線充充足的時候，光光敏電阻阻值值很小，輸出出端送出低電電平，當光線線變暗的時候候，光敏電阻阻阻值很大，輸輸出端送出高高電平，給ZZigBeee模塊送出信信號。3 溫度檢測模模塊：使用廣泛被采納納的DS188B20，溫溫度傳感器，使使得檢測電路路十分簡單，僅僅僅由這個傳傳感器構成即即可，監(jiān)測到到的溫度會時時事發(fā)送數(shù)據(jù)據(jù)到主控中心心。3.2

52、 電源管管理模塊兩個檢測模塊的的供電是5VV的直流電源源，可以使用用電池供電。為為了方便，本本文設計了一一塊給檢測模模塊和控制模模塊供電的電電源管理模塊塊。原理主要就是利利用變壓器線線圈降壓后用用橋式電路整整流與濾波，從從而實現(xiàn)從交交流220VV到直流5VV，為模塊穩(wěn)穩(wěn)壓供電。3.3 控制電電路模塊主控ZigBeee模塊處理理之后會送出出持續(xù)的高電電平，從而帶帶動繼電器工工作以達到弱弱電控制強電電的目的，實實現(xiàn)對警報、燈燈具的控制。3.4 涉及到到的主要芯片片的介紹1 控制芯片CCC24300（1）CC24430的尺寸寸與組成CC2430的的尺寸只有777mm 448-pinn的封裝，采采用具

53、有內嵌嵌閃存的0.18&miicrom CMOS標標準技術。這這可實現(xiàn)數(shù)字字基帶處理器器，RF、模模擬電路及系系統(tǒng)存儲器 整合在同一一個硅晶片上上。針對協(xié)議棧，網(wǎng)網(wǎng)絡和應用軟軟件的執(zhí)行對對MCU處理理能力的要求求，CC24430包含一一個增強型工工業(yè)標準的88位80511微控制器內內核，運行時時鐘32MHHz。由于更更快的執(zhí)行時時間和通過除除去被浪費掉掉的總線狀態(tài)態(tài)的方式，使使得使用標準準8051指指令集的CCC2430增增強型80551內核，具具有8倍的標標準80511內核的性能能。 CC2430包包含一個DMMA控制器。88k字節(jié)靜態(tài)態(tài)RAM，其其中的4k字字節(jié)是超低功功耗SRAMM。32

54、k，664k或1228k字節(jié)的的片內Flaash塊提供供在電路可編編程非易失性性存儲器。 CC2430集集成了4個振振蕩器用于系系統(tǒng)時鐘和定定時操作：一一個32MHHz晶體振蕩蕩器，一個116MHz RC-振蕩蕩器，一個可可選的32.768kHHz晶體振蕩蕩器和一個可可選的32.768kHHz RC 振蕩器。 CC2430也也集成了用于于用戶自定義義應用的外設設。一個AEES協(xié)處理器器被集成在CCC24300，以支持IIEEE8002.15.4 MACC 安全所需需的（1288位關鍵字）AAES的運行行，以實現(xiàn)盡盡可能少的占占用微控制器器。中斷控制制器為總共118個中斷源源提供服務，他他們中的

55、每個個中斷都被賦賦予4個中斷斷優(yōu)先級中的的某一個。調調試接口采用用兩線串行接接口，該接口口被用于在電電路調試和外外部Flassh編程。II/O控制器器的職責是221個一般II/O口的靈靈活分配和可可靠控制。 CC2430包包括四個定時時器：一個116位MACC定時器，用用以為IEEEE802.15.4的的CSMA-CA算法提提供定時以及及為IEEEE802.115.4的MMAC層提供供定時。一個個一般的166位和兩個88位定時器，支支持典型的定定時/計數(shù)功功能，例如，輸輸入捕捉、比比較輸出和PPWM功能。 CC2430內內集成的其他他外設有:實實時時鐘；上上電復位；88通道，814位ADDC；

56、可編程程看門狗；兩兩個可編程UUSART，用用于主/從SSPI或UAART操作。為為了更好的處處理網(wǎng)絡和應應用操作的帶帶寬，CC22430集成成了大多數(shù)對對定時要求嚴嚴格的一系列列IEEE8802.155.4 MAAC協(xié)議，以以減輕微控制制器的負擔。這這包括： * 自動前導幀幀發(fā)生器 * 同步字插入入/檢測 * CRC-116校驗 * CCA * 信號強度檢檢測/數(shù)字RRSSI * 連接品質指指示(LQII) * CSMA/CA 協(xié)處處理器（2）、CC22430的射射頻及模擬收收發(fā)器CC2430的的接收器是基基于低-中頻頻結構之上的的，從天線接接收的RF信信號經(jīng)低噪聲聲放大器放大大并經(jīng)下變頻頻

57、變?yōu)?MHHz的中頻信信號。中頻信信號經(jīng)濾波、放放大，在通過過A/D轉換換器變?yōu)閿?shù)字字信號。自動動增益控制，信信道過濾，解解調在數(shù)字域域完成以獲得得高精確度及及空間利用率率。集成的模模擬通道濾波波器可以使工工作在2.44GHz IISM波段的的不同系統(tǒng)良良好的共存。 在發(fā)射模式下，位位映射和調制制是根據(jù)IEEEE 8002.15.4的規(guī)范來來完成的。調調制(和擴頻頻)通過數(shù)字字方式完成。被被調制的基帶帶信號經(jīng)過DD/A轉換器器再由單邊帶帶調制器進行行低通濾波和和直接上變頻頻變?yōu)樯漕l信信號。最終，高高頻信號經(jīng)過過片內功率放放大器放大以以達到可設計計的水平。 射頻的輸入輸出出端口是獨立立的，他們分

58、分享兩個普通通的PIN引引腳。CC22430不需需要外部TXX/RX開關關，其開關已已集成在芯片片內部。芯片片至天線之間間電路的構架架是由平衡/非平衡器與與少量低價電電容與電感所所組成?？商嫣娲模粋€個平衡式天線線，如對折式式偶極天線也也是可以實現(xiàn)現(xiàn)上述功能的的。集成在內內部的頻率合合成器可去除除對環(huán)路濾波波器和外部被被動式壓控振振蕩器的需要要。晶片內置置的偏壓可變變電容壓控振振蕩器工作在在一倍本地振振蕩頻率范圍圍，另搭配了了二分頻電路路，以提供四四相本地振蕩蕩信號給上、下下變頻綜合混混頻器使用。（3）、芯片主主要特點：CC2430 芯片延用了了以往CC22420芯片片的架構，在在單個芯片上

59、上整合了ZiigBee 射頻(RFF)前端、內內存和微控制制器。它使用用1個8位MMCU（80051），具具有128KKB 可編程程閃存和8KKB的RAMM，還包含模模擬數(shù)字轉換換器(ADCC)、幾個定定時器（Tiimer）、AAES1288 協(xié)同處理理器、看門狗狗定時器（WWatchddog tiimer）、332kHz晶晶振的休眠模模式定時器、上上電復位電路路(Poweer On Resett)、掉電檢檢測電路(BBrown out ddetecttion)，以以及21個可可編程I/OO引腳。 CC2430 芯片采用00.18m CMOOS工藝生產產；在接收和和發(fā)射模式下下，電流損耗耗分別

60、低于227 mA或或25 mAA。CC24430的休眠眠模式和轉換換到主動模式式的超短時間間的特性，特特別適合那些些要求電池壽壽命非常長的的應用。 高性能和低低功耗的80051微控制制器核。 集成符合IIEEE8002.15.4標準的22.4 GHHz的 RFF無線電收發(fā)發(fā)機。 優(yōu)良的無線線接收靈敏度度和強大的抗抗干擾性。 在休眠模式式時僅0.99A 的流耗耗，外部的中中斷或RTCC能喚醒系統(tǒng)統(tǒng);在待機模模式時少于00.6A的流耗，外外部的中斷能能喚醒系統(tǒng)。 硬件支持CCSMA/CCA功能。 較寬的電壓壓范圍（2.03.66V）。 數(shù)字化的RRSSI/LLQI支持和和強大的DMMA功能。 具有