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最新ZigBee的智能家居安全监控系统研究

   文章来源:Internet  发布时间:2012-03-13  访问量:2040

    目前,应用于智能家居的无线通信技术主要包括: Ir2DA红外线技术、蓝牙技术和ZigBee技术等。IrDA属于短距离、点对点的半双工通信方式,使用不便且失误率高,不适用于家庭的组网方式;蓝牙技术则因为网络容量有限,成本较高,不适于节点较多的家居网络应用。
    本研究通过采用传输范围适中、安全可靠、pcb抄板网络容量较大的ZigBee技术,设计智能家居远程安全监控系统。
    1 系统架构
    1. 1 ZigBee网络拓扑选型
    ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通信技术,主要适用于自动控制和远程控制领域。IEEE802. 15. 4 是ZigBee技术的基础,与高速率个人区域网、蓝牙或802. 11x无线局域网相比,ZigBee协议更为简单实用。
    ZigBee网络的拓扑结构主要有3种:星型、树状和网状网络。网状网络容错能力高、自适应力好、传输距离长,但其复杂度也最高;星型网络具有简洁和低功耗等特点,使用简单,适用于家庭的小规模、低复杂度的应用;树状网络则介于两者之间。在智能家居中应用星型网络,可获得较高的性价比。
    1. 2 系统构成
    本系统采用模块化设计方案。以嵌入式系统主板为核心,通过CMOS摄像头对关键部位进行安全监测,通过手机传递安全信息和图像彩信,并对家用电器进行远程控制,利用ZigBee模块实现家用电器、系统主板和烟雾、温度、煤气等传感器的无线联网。
    系统主板的核心控制器为S3C44B0X型32位微控制器,对数据进行处理和判别,并通过彩信模块和Zig2Bee模块发出信息和指令;扩展板用以接入烟雾、红外、煤气等家庭安防状态传感器;彩信模块将系统控制器所发出的家庭安防状态信息发送至用户手机,并接收用户发送的短信指令; ZigBee模块负责系统主板、扩展板和家用电器之间的数据交联。系统结构如图1所示。
    图1 基于ZigBee的智能家居安全监控系统
    2 系统硬件设计
    2. 1 串口摄像机
    串口摄像机采用了优化的串行通讯协议,支持分包传输,使主机可以配置更小的缓存,同时提供了TTL电平和RS232 电平两种输出。通过串行通信实现与主机之间的指令和数据的传输,主机可对其进行波特率、图像分辨率、发送方式等状态参数的设定。
    2. 2 彩信模块设计
    彩信模块内置彩信协议,是集SMS、MMS于一体的GSM /GPRS模块。它采用AT指令进行模块控制,通过RS232接口进行控制命令和数据的传输。其内部集成600 KB 的Flash存储空间,可供发送MMS信息时实现图片的多张上传。
    2. 3 系统控制器
    本系统采用32位R ISC处理器S3C44B0X,具有丰富的功能和外设,包括: 8 KB Cache、内部SRAM、LCD控制器、2通道UART、4通道DMA、带有PWM功能的5通道定时器等。该处理器在各方面的性能均能满足系统的需要,并且在同类产品中的性价比也是较高的。
    2. 4 ZigBee收发器件
    本系统采用CC2430芯片作为ZigBee无线通信模块。CC2430整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器。
    CC2430集成了符合IEEE802. 15. 4 标准的2. 4GHz的RF无线电收发机,支持数字化的RSSI/LQ I,具有CSMA /CA功能和强大的DMA功能、电池监测和温度感测功能,同时具有强大和灵活的开发工具。

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