基于ZigBee的智能監控系統的設計

【摘要】本文介紹一種基于ZigBee智能監控系統，采用CC2530芯片及各種傳感器在ZStack協議的基礎上構建ZigBee局域網。文中給出系統硬件原理及上位機軟件實現方法。實際測試表明，該系統可靠、方便擴展。

【關鍵詞】ZigBee無線傳感網CC2530

一、概述

隨著人們對低速率無線個人域網的應用需求越來越大，ZigBee技術在近年來得到了快速的發展。無線傳感器網絡作為自動化、通信工程和計算機科學技術學科中一個新的研究領域，是一項應用于某一工作區域的信息感知與收集技術。

二、系統的構建

ZigBee技術作為一個新出現的無線個人區域網絡通信技術，以其協議簡單、成本小、功耗低、組網容易等特點，在家用系統控制、樓宇自動化、工業監控領域具有廣闊的市場空間。本系統利用ZigBee組網中常見的星型拓撲結構，實現一種實時信息采集系統。系統工作原理如下：含有不同傳感器的終端節點周期性采集環境數據，通過無線網絡發送到協調器，協調器將接收的信息進行處理，結合上位機將采集到的信息實時顯示，或者與GSM模塊通信，以短信形式發送至手機。

三、硬件設計

CC2530芯片在具備集成度高、功耗低、功能強等基礎上更兼具與Zigbee/802.15.4全兼容的硬件層、物理層，并在單個芯片上整合了ZigBee射頻前端、射頻收發器、內存及微控制器，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計。

3.1終端節點硬件設計

終端節點由以下3種檢測電路組成，通過接收信息可以及時了解室內的光照強度及溫濕度情況，并在檢測到火災隱患時發出警報。

（1）光照檢測電路：通過檢測光敏電阻輸出信號的變化，判斷環境亮度。校準方法：連接好硬件電路，通過調節滑動變阻器R1來調節光敏電阻的靈敏度，使環境在低于所需亮度時發出警報。硬件電路如圖2所示。（2）溫濕度傳感器檢測電路：DHT11數字溫濕度傳感器具有簡單的單線制串行接口。硬件電路如圖3所示。（3）煙霧傳感器檢測電路：可檢測液化氣、煙霧等。硬件電路如圖4所示。校準方法：連接好電路后，將傳感器置于純凈空氣中，預熱2分鐘，通過調節滑動變阻器R4來調節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。經實驗測得校準后R4約為2.5KΩ。

3.2協調器接口硬件設計

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，擴展相應外設電路，并加載USB轉串口驅動，就能實現USB轉串口功能。

四、軟件設計

六、協調器與GSM模塊的通信軟件設計

在協調器程序上添加GSM初始化程序，并利用HalUARTWrite（）函數將信息內容寫入GSM模塊。按順序調用如下AT指令：“ATE0＼r＼n”關閉回顯功能；“AT+CNMI=2，1＼r＼n”新信息到來提示；“AT+CMGF=1＼r＼n”采用text編碼發送接收英文短信；“AT+CREG？＼r＼n”測試信號質量返回0，1或者0，5正常；“AT+CMGS=15xxxxxx118＼r＼n”輸入手機號碼；串口寫入短信內容，最后發送結束符號“0x1A”開始發送短信。

七、結束語

本文通過分析ZigBee無線傳感網相關特性，設計了智能監控系統及上位機監控軟件，可以方便地對溫度、濕度和紅外報警進行監控。該系統成本低、功耗小，同時具有很強的擴展性和安全性，可廣泛應用在其他類似場合。

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