基于ZigBee的智能家居防火系统设计

的智能家居控制本系统描述了一个智能家居声光报警系统的设计方案与实现,硬件电路采用PIC18F4620单片机和CC2420射频收发模块，实现声光报警功能控制，通过ZigBee协议栈实现无线网络的组建，并在上位机界面进行系统智能化操作，再通过ZigBee技术在子节点和主节点之间进行信息数据传输，可在子、主节点上进行键盘操作，从而构成一个简单快捷的智能化家居报警系统。经过实验结果证明，整体网络具有自动组网和自愈功能，能够实现对家居突发事件进行声光报警，状态提醒等功能。终端节点具有良好的低功耗特性。声光报警系统的具体使用方法——分为硬件操作和软件操作两种方式。Myteam,myproject,mydream.经过我们小组的共同努力，项目可以在实验室实现声光报警功能，其工作效果图如右图所示。由于智能家居是一个庞大复杂的系统，需要以小组为单位进行分工合作共同来完成，我们小组人员具体的项目工作分配如下：——子节点;——硬件电路设计；——ZigBee协议栈；——上位机；——主节点.系统工作效果图系统实验板://设计方案，因此要创建ZigBee节点必须具备以下组件：带SPI接口的PICl8F4620单片机，带有所需外部元件的CC2420RF收发器，3.3V稳压电源。整个硬件系统划分为数据采集、数据处理、射频和供电4大块。系统的整体硬件电路具体包括接口、电源、无线模块、键盘、蜂鸣器、继电器和LED灯显示。PIC18LF4620单片机具备了集成管理模式、64千字节闪存程序存储器及先进的模拟、控制和通讯外设。同时还采用了CC24202.4GHz射频收发器，整合了ZigBee射频（RF）前端、内存和微控制器,可以通过SPI端口方便地与PIC18单片机连接，组成成本低、集成度高的ZigBee节点(1)RS-232电平接口——连接单片机和PC机；(2)电源模块——提供系统电源；(3)无线模块插座——接CC2420模块；(4)键盘模块——控制系统工作；(5)蜂鸣器模块——模拟报警作用；(6)继电器模块——控制开关；(7)LED显示模块——显示状态和报警提示。硬件电路的测试流程如下：Myteam,myproject,mydream.微控制器部分测试电源模块测试PIC18F4620其他外围模块整体功能实现协议栈结构。Zigbee技术是一种可靠性高、功耗低的无线通信技术，在zighee技术中，其体系结构通常由层来量化它的各个简化标准。每一层负责完成所规定的任务，并且向上层提供服务。各层之间的接口通过所定义的逻辑链路来提供服务。ZigBee技术的体系结构主要由物理(PHY)层、媒体接入控制(MAC)层、网络/安全层以及应用框架层组成，ZigBee直接使用了IEEE802.15.4标准所定义的物理层和介质接入控制子层来作为ZigBee的物理层和介质接入控制子层。ZigBee网络拓扑结构。ZigBee网络由网络节点构成，网络支持三种逻辑网络节点:协调器，路由器和终端节点。ZigBee网络拓扑结构有三种，星型、树型和网状拓扑结构。星型网络拓扑结构是最简单的网络拓扑结构，整个网络的控制只有一个协调器，它担任网络的控制节点，控制整个网络的通讯。树形拓扑可以看作是总线拓扑的扩展，树根接收各节点发送的数据，然后再广播发送到全网。ZigBee网络绑定与网络建立连接。首先协调器检测是否已经形成网络。如果没有形成网络，就会启动建立一个新网络，通过NLME-NETWORK-FORMATION,request原语来启动一个新网络建立过程。然后允许子节点加入网，实行网络绑定，在实验中，使用实验板作为协调器，移动扩展板作为终端设备，初始化协调器，等待终端加入，用户按RB4，等待终端发出绑定申请。直到协调器提示绑定成功，这是可以按SW3键，每按一次，协调器上的LED灯就切换一次，实现网络连接。Myteam,myproject,mydream.应用类Zibee或OEM自定义应用框架Zibee联盟网络层/安全层MAC层PHY层ZigBee网络拓扑ZigBee协议栈结构主节点的设计与实现ZigBee智能家居系统主节点概述主节点即为与PC机通过串口相连的网络协调器，他的主要任务有两个：①负责组织无线网络，即自动搜寻网络中的子节点，并给子节点分配网络ID号；②从子节点取得PC主机需要的数据，实现无线网络与PC机之间的通信。主节点与上位机的通信——RS-232串口通信本智能家居灯控系统的主节点与上位机提供采用SP3223驱动PIC单片机的SCI接口与标准的RS-232电平接口通信方式，使单片机和PC之间能很方便地交换数据。U2是RS-232，其外围器件少，设计简单实用。主节点程序设计流程图如图4-1()建立网络Main（）{halInit();//硬件初始化aplInit();//初始化协议栈模块ENABLE_GLOBAL_NTERRUPT();//打开全局中断aplFormNetwork();//建立网络while(apsBusy()){apsFSM();}//等待网络建立成功while(1){apsFSM();}//运行协议栈}Myteam,myproject,mydream.中国.中学政治教学网崇尚互联共享相关的定义程序如下：#defineI_AM_SWITCH#defineBIND_SWITCHRB5//绑定#defineBIND_SWITCH0RD0#defineLIGHT_SWITCH8RD7//灯#defineBIND_INDICATIONLATA0#defineMESSAGE_INDICATION0LATA1//灯2#defineBIND_STATE_BOUND0#defineBIND_STATE_TOGGLE1#defineBIND_STATE_UNBOUND1#defineBIND_WAIT_DURATION(5*ONE_SECOND)#defineLIGHT_OFF0x00//定义灯的命令#defineLIGHT_ON0xFF#defineLIGHT_TOGGLE0xF0Myteam,myproject,mydream.子节点接收主节点发送的启动（取消）报警命令，然后子节点启动（取消）报警。2.子节点也可以给主节点发送启动（取消）报警命令，然后主节点启动（取消）报警。Myteam,myproject,mydream.中国.中学政治教学网崇尚互联共享子节点部分程序样例及解析#defineBROADCAST_SWITCHRB5//与主节点进行绑定#defineLIGHT_SWITCHRB4//启动（取消）报警caseLIGHT_TOGGLE://对启动与取消报警进行切换ConsolePutROMString((ROMchar*)Togglinglight.\r\n);//MESSAGE_INDICATION^=1;//启动（取消）灯光LATE0^=1;//启动（取消）继电器LATE1^=1;//启动（取消）蜂鸣器TxBuffer[TxData++]=SUCCESS;//发送成功break;//跳出TRISE0=0;//控制PIC单片机接继电器端口为输出方向TRISE1=0;//控制PIC单片机接蜂鸣器端口为输出方向Myteam,myproject,mydream.=1;//PIC单片机RB4端口（按键）为输入方向TRISB5=1;//PIC单片机RB5端口（按键）为输入方向j++;//“j”为主节点按键按下次数if(j1){if(j%2==0)ConsolePutROMString((ROMchar*)“Startlivingroomalarm.\r\n”);//客厅（主节点）启动报警elseConsolePutROMString((ROMchar*)“Livingroomcancellationofalarm.\r\n”);//客厅（主节点）取消报警}i++;//“i”为子节点按键按下次数if(i%2==1)ConsolePutROMString((ROMchar*)“Studystartalarm.\r\n”);//书房（子节点）启动报警elseConsolePutROMString((ROMchar*)“Studycancelalarm.\r\n”);//书房（子节点）取消报警上位机的主界面主要控件文本接收框;文本发送框;串口选择下拉列表;开启报警按钮;退出按钮.上位机的主要程序voidCCommDlg::OnSendSpec()//单击开启报警按钮{//TODO:Addyourcontrolnotificationhandlercodehereif(!m_Comm.GetPortOpen())m_Comm.SetPortOpen(TRUE);//打开串口UpdateData(TRUE);CByteArraydata;intlen=Str2Hex(m_SendData,data);CStringstr1=1;COleVariantvia1;via1=str1;m_Comm.SetOutput(via1);//发送数据}简要说明中国.中学政治教学网崇尚互联共享系统的拓展功能实现本系统还配置了拓展模块的专门插座，可以用来实现其他各种各样的功能，搭建一个更为广阔的系统平台：（1）促进家庭自动化平台——通过键盘、电脑可以控制家中的照明灯、电脑设备、保安系统和冷气暖气系统等；（2）组成家庭网络化平台——通过ZigBee无线网络可以拓展到邻居和整个生活小区，将PC、家电、安全系统、照明系统和广域网连接起来组建一个安防系统；（3）构建家电信息化平台——通过远程控制将传统的模拟电视发展成数字数字电视，把家居和网络连接形成一套完整的数字化网络设备。（4）可以拓展GPRS模块——用户可以通过移动电话和网络进行远程监控，通过发送信息到GPRS模块，传给主节点进行信息分析，之后通过ZigBee智能网络发送到相应的家庭设备，从而实现家居的声光报警功能。——2010年5月Myteam,myproject,mydream