基于ZigBee技術的老人監護跟蹤系統設計

摘 要：近年來，中國的老人群體居世界首位。老齡化步伐加快，老年人的數量指數式增多，傳統的看護系統已不能滿足老年人的需求，而年輕人卻越來越少，為了解決這個矛盾，老人看護系統進行智能化的改造是我們今后的必然選擇。本文主要研究的是基于ZigBee技術的智能老人定位看護系統，該系統和傳統老人定位看護系統相比，擁有很多自身的優點，如它不光擁有定位功能，還能檢測老年人的身體狀況，另外，它不在使用老人在室內可能因為沒有GPS信號而定位的GPS定位，而是使用ZigBee進行定位，安全可靠。因而本文提出了基于ZigBee技術的智能老人定位看護系統。

關鍵詞：ZigBee系統；智能老人；定位看護系統研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.114

1 ZigBee智能看護系統的運行概述

在經過對年老體弱者定位看護系統梳理和對比，根據老年人定位看護系統的運行目的，本文旨在構建一種以ZigBee為基礎的智能老年人定位看護系統。該系統首先需要設定以ZigBee協調器為重要單元的無線網絡，網絡中的節點包括脈搏、溫度傳感器，這些節點在預定的時間記錄脈搏溫度傳感器測定的信息，收集的信息群利用ZigBee無線通信技術送至協調器。協調器將這些信息群逐一甄別。與此同時，構建的上位機對傳感器收集的信息群進行測定，構建的數據庫對收集的信息群進行保存。

2 基于ZigBee系統的智能老人定位看護系統分析

2.1 ZigBee技術概括

ZigBee技術發展相對成熟，已經確立了明確的技術要求。IEEE802.15.4協議規定ZigBee技術物理層與媒體接入控制層的協議，ZigBee技術聯盟明確網絡層協議，使用者可以本身的具體需要設定使用應用層，所以ZigBee技術實現了使用者在組網層面的各種需求。ZigBee技術在信道接入中選擇免沖突多載波信道，降低了信息傳遞可能出現的沖突，保證通信協議的應答完整性，讓數據傳輸在信道上運行安全可靠。

2.2 ZigBee無線通信模塊的選擇

在看護系統中選擇ZigBee CC2530開發板，這是德州儀器（TI）生產的滿足IEEE 802.15.4協議規范的2.4GHz射頻芯片，它的閃存數據寄存器最多可以有256個字節，該芯片功能異常強大，性能特別穩定，所以，它最適合在ZigBee技術上。

CC2530的主要部分是核心模塊和擴展模塊。前者是由CC2530及一個32MHz和一個32.768KHz的外部時鐘組成的。擴展模塊主要包括程序下載口、IO口、按鍵及顯示屏等。

2.3 傳感器整列檢測和對比分析

工程師對傳感器的工作狀態應該固定時間進核查及對檢查的數據進行分析對比，盡可能早地發現監控數據里面的不正常狀況。

ZigBee中啟動按鍵，系統能夠根據協調器的啟動顯示ID以及頻道號碼。系統處于工作狀態時，網絡分配信息有端點連接時能夠在長距離地完成幫助申請，如若沒有信息請求，系統僅經過RS232就能滿足傳輸遠距離的數據到計算機的需求。系統啟動過程中，工程師在路由器開機時對入網申請進行放行。網絡入網號在布局的過程中，同意數據流入并且將網絡端點收集的信息轉發給協調器。該系統能夠隨終端節點里的信息不同，產生相應的處理。

3 軟件框架構建

該系統的軟件框架由協調器節點、傳感器節點、光敏傳感器驅動和上位機組成。

在IAR軟件平臺上開發的ZigBee協議棧是基于Z-Stack-2.3.3-1.4.0協議棧完成的，ZigBee能夠利用仿真器來實現代碼下載及上電模擬，進而使使用者應用起來更加容易。

3.1 監護跟蹤系統概述

在IAR軟件平臺上完成了該系統所有的軟件開發。

IAR Embedded Workbench（簡稱IAR）的交叉編譯器和C-SPY調試器是里面包含了大多數集成編譯，IAR是一款使用難度低的芯片集成。其呈現給用戶的使用界面相對直接容易識別。現在，它能與多位ARM的微處理器結合使用。

3.2 協調器端點軟件構建

ZigBee中，協調器的主要用途是進行ZigBee網絡的組建。在協調器送出需求指令需要重新組網時，微處理器將依據信道上網絡的數量從少到多依次進行選擇。若一旦檢測到滿足需求的信道，微處理器即將產生一個PAN ID，此PAN ID 可以讓設備自由生成，還可跟據工程師的意愿決定。不過此PAN ID在信道中僅有一個。新的網絡將會隨著PAN ID產生后形成。重新組網后，將會接受端點入網申請。

3.3 傳感器端點軟件構建

微控制器啟動后，其設備可以智能地探測近距離內是否有與之配對的ZigBee網絡，若探測到配對的網絡，終端能夠智能申請融入網絡。當傳感器恰好融入網絡后，其節點將會在固定時間收集光敏傳感器上的信息，然后把該信息上傳至協調器。

3.4 脈搏，溫度傳感器軟件驅動

傳感器首先獲取信息，然后利用IIC總線實現其到終端設備的有效通信。利用CC2530的IO端口實現IIC時序的虛擬，完成與傳感器數據的交換。

IIC總線能進行全雙工信息交換的串行總線。Arm能與外設之間通過IIC總線進行數據的交換。該總線有兩根線分別為：串行時鐘線（SCL）與串行數據線（SDA）。二者能夠實現信息的相互交換。數據輸送的范圍與向何方向輸送和數據何時開始輸送、何時結束輸送都受ARM控制。

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作者簡介：馬百杰（1983-），男，山東菏澤人，助教。