家庭安全遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉寰

摘要：本文設(shè)計(jì)了一種基于ZigBee無線傳輸技術(shù)的家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)，將傳感器監(jiān)測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過接收模塊傳輸?shù)郊彝ゾW(wǎng)關(guān)，通過驅(qū)動(dòng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。家庭網(wǎng)關(guān)與家中的路由器相連，通過Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綇V域網(wǎng)中，用戶通過手機(jī)等終端設(shè)備接收來自家庭的報(bào)警信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭安全的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：ZigBee技術(shù)；傳感器；家庭網(wǎng)關(guān)；遠(yuǎn)程監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）05-0179-02

隨著人民生活水平不斷提高，家中的家用電器和貴重設(shè)備也越來越多，家庭的安全隱患也逐漸增多，人們的安全意識(shí)也在不斷的提高，家庭財(cái)產(chǎn)的安全保護(hù)就顯得尤為重要，家庭安全遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

系統(tǒng)由傳感器節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)以及家庭路由器等組成，系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。節(jié)點(diǎn)由CC2530芯片及人體傳感器、煙霧傳感器等組成，通過無線與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)相連，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)與驅(qū)動(dòng)電路相連實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警、液晶顯示和鍵盤控制等，同時(shí)與家庭路由器相連，將報(bào)警控制信號(hào)通過Internet網(wǎng)傳輸出去，用戶通過手機(jī)、Pad等終端設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控[1]。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 CC2530微處理器基本電路

CC2530是一款由TI公司生產(chǎn)的全面兼容8051內(nèi)核的單片機(jī)，基本電路包括電源電路、晶振電路、射頻發(fā)射與接收電路和輸入輸出接口電路等。CC2530同時(shí)支持IEEE 802.15.4協(xié)議，它可以建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，并且成本非常低，具有極高的接收靈敏度和抗干擾性能[2]。特別是它具有豐富的接口，這些接口分為三組，分別為P0、P1和P2組，P1組共有8個(gè)引腳從P0_0到p0_7，P1組也有8個(gè)引腳從P1_0到P1_7，P2組共有5個(gè)引腳從P2_0到P2_4，非常適合家庭監(jiān)控安防系統(tǒng)的控制與管理，基本電路如圖2所示。

2.2 人體紅外傳感器電路

在本設(shè)計(jì)中采用HC-SR501紅外傳感器，該傳感器具有靈敏度高、可靠性強(qiáng)、超低功耗、工作電壓范圍寬等特點(diǎn)，當(dāng)人體進(jìn)入檢測(cè)范圍時(shí)輸出高電平，當(dāng)人體離開時(shí)則自動(dòng)延時(shí)關(guān)閉高電平，輸出低電平，工作電路如圖3所示。

2.3 有害氣體傳感器電路

MQ-2傳感器可用于家庭等場(chǎng)所氣體泄漏的監(jiān)測(cè)裝置，常用于液化氣、苯、烷、酒精、氫氣、煙霧等的探測(cè)，是一種多氣體檢測(cè)傳感器。它具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、壽命長、響應(yīng)快等特點(diǎn)，屬于二氧化錫半導(dǎo)體氣敏材料，煙霧的濃度越大，導(dǎo)電率越大，輸出電阻越低，則輸出的模擬信號(hào)就越大，利用這一點(diǎn)可以檢查煙霧的存在，當(dāng)煙霧濃度大于設(shè)定濃度時(shí)輸出低電平，工作電路如圖4所示。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

3.1 利用ZigBee協(xié)議組建無線網(wǎng)絡(luò)

ZigBee定義了短距離、低數(shù)據(jù)傳輸速率無線通信所需要的一系列通信協(xié)議，所使用的工作頻段為868MHz、915Mz和2.4GHz，最大傳輸速率為250kbps，它具有高可靠性、低成本、低功耗、高安全性等特點(diǎn)，完全能滿足家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)的需要[3]。無線網(wǎng)絡(luò)可以包含終端節(jié)點(diǎn)、協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)（家庭網(wǎng)關(guān)）和路由器節(jié)點(diǎn)等，終端節(jié)點(diǎn)連接傳感器，負(fù)責(zé)采集來自人體紅外傳感器、煙霧傳感器等的信息，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)組建無線局域網(wǎng)絡(luò)，路由器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D5所示。

3.2 IAR軟件開發(fā)環(huán)境

利用IAR Embedded Workbench開發(fā)環(huán)境建立工程，實(shí)現(xiàn)終端節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器、協(xié)調(diào)器與路由器之間的無線通信，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭安全的監(jiān)測(cè)與控制管理，流程圖如圖6所示[4]。

4 結(jié)語

本文利用ZigBee無線傳輸協(xié)議，采用了TI公司的CC2530芯片，組建了家庭安全遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了通過手機(jī)等終端設(shè)備對(duì)家庭安全的遠(yuǎn)程監(jiān)控。經(jīng)檢驗(yàn)，該系統(tǒng)工作性能穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的目的。如果增加傳感器的類型，本系統(tǒng)的實(shí)用性和性能將會(huì)進(jìn)一步提高。

參考文獻(xiàn)

[1]王小強(qiáng)，歐陽駿，黃寧淋.ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.

[2]李明亮，劉小龍，牟宏磊，徐憲清.基于ARM11的智能家居設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2013.

[3]劉微，陳賀新.家庭的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].通訊技術(shù)，2009（1）：312-313.

[4]李正民，張興偉.基于ZigBee 技術(shù)的無線智能安防技術(shù)的實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2012（9）：97-100.endprint