基于无线传感器网络的智能家居报警系统

1、PAGE 115 昆 明 学 院院 20113 届毕业论文（设设计）论文（设计）题题目 智能大厦控控制系统设计计 子课题题目 传传感器网络的的智能家居报报警系统设计计 姓 名 毛兴普 学 号 2009904172215 所属院系 自机学院 专业年级 电气工程及及其自动化11班 指导教师 李云娟老师师 2013 年 5 月传感器网络的的智能家居报报警系统设计计摘要（中文）：摘 要随着电子信息技技术和计算机机网络技术的的发展，实现现家庭信息化化、网络化是是当今智能家家居系统发展展的新趋势。智智能家居系统统能够为人类类提供更加轻轻松、有序、高高效的现代化化生活方式，是是未来居住模模式的必然发发展趋势

2、。因因此，智能家家居系统逐渐渐成为一个新新兴的研究领领域。智能家居报警系系统作为智能能家居系统的的子系统之一一，承载着智智能家居所面面临的机遇和和挑战。本文文针对智能家家居网络特点点,通过对智能能家居网络分分析、对比和和研究，采用用星状网络组组建智能家居居网络，对智智能家居网络络进行了设计计与实现。将将ZigBeee无线通信信技术应用于于智能家居中中，并提出一一种采用ZiigBee无无线通信技术术的智能家居居系统设计方方案，具有免免布线，维护护方便，运行行费用低，实实时在线监控控，对家居内内部各种数据据进行无线采采集和传输等等特点。利用用CC24330的ZiggBee模块块与各种传感感器设计了

3、以以IAR ZZmbeddded Woorkbennch为平台台，运用C语语言进行系统统的软件编程程，实现了ZZigBeee模块间的无无线通信及智智能家居的红红外报警模块块，达到低成成本、高灵活活性、通用的的ZigBeee无线智能能家居报警控控制，并最后后完成了实现现。关键词：ZiggBee；智智能家居；无无线传感器网网络；CC22430传感器网络的的智能家居报报警系统设计计摘要（英文）：AbstracctWith thhe devvelopmment oof eleectronnic innformaation technnologyy and compuuter nnetworrk tec

4、chnoloogy, ffamilyy infoormatiion, nnetworrking is thhe neww trennd of devellopmennt of todayys smmart hhome ssystemm. Smaart hoome syystem can pprovidde mannkind with a morre rellaxed, ordeerly aand effficieent moodern way oof liffe, iss the ineviitablee trennd of futurre setttlemeent paatternns. T

5、hherefoore, tthe smmart hhome ssystemm is bbecomiing ann emerrging area of reseaarch. Inn thiss papeer, thhe chaaracteeristiics off inteelligeent hoome neetworkk throough tthe inntelliigent home netwoork annalysiis, coompariison aand reesearcch, thhe forrmatioon of intellligennt homme nettwork using

6、g a sttar neetworkk, thee desiign annd impplemenntatioon of intellligennt homme nettwork. ZigBBee wiirelesss commmuniccationn techhnologgy useed in smartt homee, andd put forwaard a ZigBeee wirrelesss commmunicaation technnologyy smarrt homme sysstem ddesignn, witth thee a Frree wiiring, mainntenann

7、ce, llow opperatiion coost, rreal-ttime oonlinee moniitorinng, thhe varrious data wirellesslyy withhin hoome accquisiition and ttransmmissioon chaaracteeristiics. CCC24300 ZigBBee moodule with a varriety of seensorss desiigned to IAAR Zmbbeddedd Workkbenchh plattform, usinng C llanguaage syystem sof

8、twware pprograammingg, inffraredd wireeless commuunicattion bbetweeen ZiggBee mmodulee and smartt homee alarrm moddule, to acchievee a loow cosst, hiigh fllexibiility Generral ZiigBee wirelless ssmart home alarmm conttrol aand fiinalizzationn of tthe immplemeentatiion.Keywordds: ZiigBee; smarrt homm

9、e; wiirelesss sennsor nnetworrks; CCC24300目 录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc355719937 第一章 前言 PAGEREF _Toc355719937 h 6 HYPERLINK l _Toc355719938 1.1 智能家家居简介 PAGEREF _Toc355719938 h 6 HYPERLINK l _Toc355719939 1.2 智能家家居系统组成成 PAGEREF _Toc355719939 h 7 HYPERLINK l _Toc355719940 1.3 智能家家居系统的起起源和发展 PAGE

10、REF _Toc355719940 h 7 HYPERLINK l _Toc355719941 1.4 智能家家居报警系统统的国内外发发展新趋势 PAGEREF _Toc355719941 h 8 HYPERLINK l _Toc355719942 1.5 课题研研究的目的和和意义 PAGEREF _Toc355719942 h 10 HYPERLINK l _Toc355719943 1.6 本章小小结 PAGEREF _Toc355719943 h 11 HYPERLINK l _Toc355719944 第二章 智能家家居报警系统统 PAGEREF _Toc355719944 h 12

11、HYPERLINK l _Toc355719945 2.1 概述 PAGEREF _Toc355719945 h 12 HYPERLINK l _Toc355719946 2.2智能家居居报警系统的的分类 PAGEREF _Toc355719946 h 12 HYPERLINK l _Toc355719947 2.3智能家居居报警系统总总体设计 PAGEREF _Toc355719947 h 13 HYPERLINK l _Toc355719948 2.4智能家居居报警系统的的组成 PAGEREF _Toc355719948 h 14 HYPERLINK l _Toc355719949 2.5

12、方案实现现的过程 PAGEREF _Toc355719949 h 15 HYPERLINK l _Toc355719950 第三章 智能家家居报警系统统硬件部分的的设计 PAGEREF _Toc355719950 h 16 HYPERLINK l _Toc355719951 3.1方案的总总体分析 PAGEREF _Toc355719951 h 16 HYPERLINK l _Toc355719952 1中央控制器器 PAGEREF _Toc355719952 h 16 HYPERLINK l _Toc355719953 1 红外报警警模块： PAGEREF _Toc355719953 h 1

13、7 HYPERLINK l _Toc355719954 2 光照检测测模块： PAGEREF _Toc355719954 h 17 HYPERLINK l _Toc355719955 3 温度检测测模块： PAGEREF _Toc355719955 h 17 HYPERLINK l _Toc355719956 3.2 电源管管理模块 PAGEREF _Toc355719956 h 18 HYPERLINK l _Toc355719957 3.3 控制电电路模块 PAGEREF _Toc355719957 h 18 HYPERLINK l _Toc355719958 3.4 涉及到到的主要芯片片

14、的介绍 PAGEREF _Toc355719958 h 18 HYPERLINK l _Toc355719959 1 控制芯片片CC24330 PAGEREF _Toc355719959 h 18 HYPERLINK l _Toc355719960 2 集成放大大器LM3224 PAGEREF _Toc355719960 h 23 HYPERLINK l _Toc355719961 3.5 硬件原原理图 PAGEREF _Toc355719961 h 24 HYPERLINK l _Toc355719962 3.6 本章小小结 PAGEREF _Toc355719962 h 28 HYPERL

15、INK l _Toc355719963 第四章 智能家家居报警系统统软件部分的的设计 PAGEREF _Toc355719963 h 29 HYPERLINK l _Toc355719964 4.1智能家居居相关技术 PAGEREF _Toc355719964 h 29 HYPERLINK l _Tocc3557119965 4.2无线网网络技术 PAGEREF _Toc355719965 h 29 HYPERLINK l _Toc355719966 1常见标准有有 PAGEREF _Toc355719966 h 30 HYPERLINK l _Toc355719967 2 IEEEE 802

16、2.15.44协议 PAGEREF _Toc355719967 h 30 HYPERLINK l _Toc3557199968 MAAC层 PAGEREF _Toc355719968 h 32 HYPERLINK l _Toc355719969 4.3软件设计计 PAGEREF _Toc355719969 h 34 HYPERLINK l _Toc355719970 4.4 ZiggBee智能能家居系统 PAGEREF _Toc355719970 h 35 HYPERLINK l _Toc355719971 4.5 ZiigBee开开发软件介绍绍 PAGEREF _Toc355719971 h

17、 37 HYPERLINK l _Toc355719972 4.6 创建建工程 PAGEREF _Toc355719972 h 40 HYPERLINK l _Toc355719973 4.7 任务与与事件 PAGEREF _Toc355719973 h 43 HYPERLINK l _Toc355719974 4.8 设备信信息配置 PAGEREF _Toc355719974 h 46 HYPERLINK l _Toc355719975 4.9 建网与与入网 PAGEREF _Toc355719975 h 50 HYPERLINK l _Toc355719976 4.10 数据据通信 PAG

18、EREF _Toc355719976 h 52 HYPERLINK l _Toc355719977 4.12 本章章小结 PAGEREF _Toc355719977 h 56 HYPERLINK l _Toc355719978 第五章 总结结 PAGEREF _Toc355719978 h 56 HYPERLINK l _Toc355719979 5.1 已实现现的功能 PAGEREF _Toc355719979 h 57 HYPERLINK l _Toc355719980 5.2 存在的的不足 PAGEREF _Toc355719980 h 57 HYPERLINK l _Toc355719

19、981 5.33 本章小结结 PAGEREF _Toc355719981 h 57 HYPERLINK l _Toc355719982 参考文献 PAGEREF _Toc355719982 h 577 HYPERLINK l _Toc355719983 致 谢 PAGEREF _Toc355719983 h 60 HYPERLINK l _Toc355719984 附 录 PAGEREF _Toc355719984 h 61 HYPERLINK l _Toc355719985 附录1：DS118B20.c代码 PAGEREF _Toc355719985 h 61 HYPERLINK l _To

20、c355719986 附录2：DS118B20.h代码 PAGEREF _Toc355719986 h 66 HYPERLINK l _Toc355719987 附录3：Temmp.c代码码 PAGEREF _Toc355719987 h 67 HYPERLINK l _Toc355719988 附录4：Temmp.h代码码 PAGEREF _Toc355719988 h 81第一章 前言1.1 智能家家居简介智能家居是以住住宅为平台，利利用综合布线线技术、网络络通信技术、智智能家居-系系统设计方案案安全防范技技术、自动控控制技术、音音视频技术将将家居生活有有关的设施集集成，构建高高效的住宅设

21、设施与家庭日日程事务的管管理系统，提提升家居安全全性、便利性性、舒适性、艺艺术性，并实实现环保节能能的居住环境境1。智能家居是一个个居住环境，是是以住宅为平平台安装有智智能家居系统统的居住环境境，实施智能能家居系统的的过程就称为为智能家居集集成。由于智智能家居采用用的技术标准准与协议的不不同，大多数数智能家居系系统都采用综综合布线方式式，但少数系系统可能并不不采用综合布布线技术，不不论哪一种情情况，都一定定有对应的网网络通信技术术来完成所需需的信号传输输任务，因此此网络通信技技术是智能家家居集成中关关键的技术之之一。安全防防范技术是智智能家居系统统中必不可少少的技术，在在小区及户内内可视对讲、

22、家家庭监控、家家庭防盗报警警、与家庭有有关的小区一一卡通等领域域都有广泛应应用。自动控控制技术是智智能家居系统统中必不可少少的技术，广广泛应用在智智能家居控制制中心、家居居设备自动控控制模块中，对对于家庭能源源的科学管理理、家庭设备备的日程管理理都有十分重重要的作用。音音视频技术是是实现家庭环环境舒适性、艺艺术性的重要要技术，体现现在音视频集集中分配、背背景音乐、家家庭影院等方方面，已经引引起了许多国国家学术界和和工业界的高高度重视，被被认为是对221世界产生生巨大影响力力的技术之一一2。通俗地说，它是是融合了自动动化控制系统统、计算机网网络系统和网网络通讯技术术于一体的网网络化智能化化的家居

23、控制制系统。智能能家居将让用用户有更方便便的手段来管管理家庭设备备，比如，通通过家触摸屏屏、无线遥控控器、电话、互互联网或者语语音识别控制制家用设备，更更可以执行场场景操作，使使多个设备形形成联动；另另一方面，智智能家居内的的各种设备相相互间可以通通讯，不需要要用户指挥也也能根据不同同的状态互动动运行，从而而给用户带来来最大程度的的高效、便利利、舒适与安安全。1.2 智能家家居系统组成成智能家居系统包包含的主要子子系统有：家家居布线系统统、家庭网络络系统、智能能家居（中央央）控制管理理系统、家居居照明控制系系统、家庭安安防系统、背背景音乐系统统（如TVCC平板音响）、家家庭影院与、多多媒体系统

24、、家家庭环境控制制系统等八大大系统。其中中，智能家居居（中央）控控制管理系统统、家居照明明控制系统、家家庭安防系统统是必备系统统，家居布线线系统、家庭庭网络系统、背背景音乐系统统、家庭影院院与多媒体系系统、家庭环环境控制系统统为可选系统统。在智能家家居环境的认认定上，只有有完整地安装装了所有的必必备系统，并并且至少选装装了一种及以以上的可选系系统的智能家家居才能称为为智能家居3。1.2.1 家家居布线系统统对于一个智能住住宅需要有一一个能支持语语音、数据、多多媒体、家庭庭自动化、保保安等多种应应用的布线系系统，这个系系统也就是智智能化住宅布布线系统。1.2.2 家家庭安防系统统家庭安防系统包包

25、括如下几个个方面的内容容：门磁开关关、紧急求助助、烟雾检测测报警、燃气气泄露报警、碎碎玻探测报警警、红外微波波探测报、窗窗帘探测报警警等。1.3 智能家家居系统的起起源和发展20世纪80年年代初，随着着大量采用电电子技术的家家用电器面市市，住宅电子子化（HE，HHome EElectrronicss）出现。880年代中期期，将家用电电器、通信设设备与安保防防灾设备各自自独立的功能能综合为 一一体后，形成成了住宅自动动化概念（HHA，Homme Auttomatiion ）。880年代末，由由于通信与信信息技术的发发展，出现了了对住宅中各各种通信、家家电、安保设设备通过总线线技术进行监监视、控制

26、与与管理的商用用系统，这在在美国称为 Smartt Homee，也就是现现在智能家居居的原型。智智能家居概念念的起源甚早早，但一直未未有具体的建建筑案例出现现，直到19984年美国国联合科技公公司（Uniited TTechnoo1ogiees Buiildingg Systtem）将建建筑设备信息息化、整合化化概念应用于于美国康乃迪迪克州（Coonnetiicut)哈哈特佛市（HHartfoord）的CCityPllaceBuuildinng时，才出出现了首栋的的“智能型建筑筑”,从此也揭揭开了全世界界争相建造智智能家居的序序幕。1979年，美美国的斯坦福福研究所提出出了将家电及及电气设备的

27、的控制线集成成在一起的家家庭总线（HHOMEBUUS），并成成立了相应的的研究会进行行研究，19983年美国国电子工业协协会组织专门门机构开始制制定家庭电气气设计标准，并并于19888年编制了第第一个适用于于家庭住宅的的电气设计标标准，即：家家庭自动化系系统与通讯标标准，也有有称之为家庭庭总线系统标标准(HBSS，Homee Bus Systeem)。在其其制定的设计计规范与标准准中，智能住住宅的电气设设计要求必须须满足以下三三个条件，即即： 1、具有家庭总总线系统； 2、通过家庭总总线系统提供供各种服务功功能； 3、能和住宅以以外的外部世世界相连接。物联传感技术是是全球第一个个利用物联网网来

28、控制灯饰饰及电子电器器产品（我们们现在通称为为ZigBeee产品），并并将其作为智智能家居主流流产品走向了了商业化。ZZigBeee最初预计的的应用领域主主要包括消费费电子、能源源管理、卫生生保健、家庭庭自动化、建建筑自动化和和工业自动化化。随着物联联网的兴起，ZZigBeee又获得了新新的应用机会会。物联网的的网络边缘应应用最多的就就是传感器或或控制单元，这这些是构成物物联网的最基基础最核心最最广泛的单元元细胞，而ZZigBeee能够在数千千个微小的传传感传动单元元之间相互协协调实现通信信，并且这些些单元只需要要很少的能量量，以接力的的方式通过无无线电波将数数据从一个网网络节点传到到另一个节

29、点点，所以它的的通信效率非非常高。这种种技术低功耗耗、抗干扰、高高可靠、易组组网、易扩容容，易使用，易易维护、便于于快速大规模模部署等特点点顺应了物联联网发展的要要求和趋势。目目前来看，物物联网和ZiigBee技技术在智能家家居、工业监监测和健康保保健等方面的的应用有很大大的融合性。1.4 智能家家居报警系统的国国内外发展新新趋势随着智能家居的的迅猛发展，越越来越多的家家居开始引进进智能化系统统和设备。智智能化系统涵涵盖的内容也也从单纯的方方式向多种方方式相结合的的方向发展。但但较之于欧美美发达国家，我我国的我国智智能家居系统统起步稍晚，所所以目前市场场主流的产品品（系统）还还无法很好地地解决

30、产品本本身与市场需需求的矛盾，使使得智能家居居市场的僵冰冰还没有被完完全打破，所所以很大程度度上阻碍了智智能家居产业业的发展。在在此情形之下下，从产品（系系统）的技术术角度上看什什么才是解决决这个难题的的方法？据市市场调研显示示，只有智能能家居交互平平台才是最好好的手段之一一。智能家居居交互平台是是一个具有交交互能力平台台，并且通过过平台能够把把各种不同的的系统、协议议、信息、内内容、控制在在不同的子系系统中进行交交互、交换4。它具有如如下特点：1、每个子系统统都可以脱离离交互平台独独立运行智能家居交互平平台中，各个个子系统在脱脱离交互平台台时能够独立立运行，如果果楼寓对讲、家家庭报警、各各种

31、电器控制制、门禁、家家庭娱乐等等等。个子系统统在交互平台台管理下运行行，平台能采采集各子系统统的运行数据据，系统的联联动。2、不同品牌的的产品、不同同的控制传输输协议能通过过这个平台进进行交互由于有了交互平平台，不同子子系统在交户户平台的统一一管理下，可可以协同工作作和运行数据据额交换、共共享，给用户户最大限度的的选择权，充充分体现智能能家居的个性性化。同时，它它还具有网关关的功能，通通过交互平台台，能与广域域网连接，实实现远程控制制、远程管理理。具有多种种主流的控制制接口，如RRS485、RRS232、TTCP、IPP等，同时可可以扩充添加加国内外流行行的控制接口口，如EIBB、lonwwo

32、rk、CCE-buss、Canbbus，以及及无线网络如如：WiFii、GPRSS、蓝牙等。根根据客户及市市场的变化不不断增加各种种总线、系统统的驱动软件件和硬件接口口，丰富多样样的通讯、控控制接口，为为子系统的多多样选择提供供的基础保障障，智能家居居有了最大限限度包容性，用用户有了更大大的选择余地地。3、智能终端（触触摸屏）仅做做为各子系统统的显示、操操作界面整个系统在平台台的控制、管管理下运行，智智能终端（触触摸屏）仅做做为各子系统统的显示、操操作界面，多多智能终端配配置容易可行行。同时，可可以记录各子子系统的运行行数据、为系系统运行优化化、自学习提提供依据。交交互平台，平平台可以记录录存

33、储各系统统的运行数据据，对系统的的运行可以提提供有效的历历史数据，同同时可以根据据历史的运行行数据，总结结出主人的使使用习惯和某某种规律，让让系统能够自自学习。4、控制软件可可编程（DIIY），提供供信息服务此系统方便用户户改变控制逻逻辑、控制方方式、操作界界面，用户的的控制逻辑、操操作界面可以以自定义、可可以DIY。在在现代的智能能家居系统中中，信息服务务是非常重要要的不可或缺缺的部分，有有了信息服务务，它给智能能家居更多的的“智慧”、给我们的的生活提供更更多的信息和和资讯、给智智能家居赋予予更生动的生生命，它是智智能家居更高高的境界。信信息服务内容容包括：健康康、烹饪、交交通信息、生生活常

34、识、婴婴幼儿哺育、儿儿童教育、日日常购物、社社区信息、家家居控制专家家等等，智能能家居已不仅仅仅是面向控控制的系统而而是信息服务务与控制有机机结合的系统统。5、多种控制手手段在日常家居生活活中，为了使使我们对家庭庭的控制系统统能随时掌控控、需要的信信息随时获取取，操作终端端的形式非常常重要，多种种形式的智能能操作终端是是必不可少如如：智能遥控控器、移动触触摸屏、电脑脑、手机、PPDA等。智能家居控制器器可以为系统统提供智能控控制方案，使使住户的控制制更便捷，更更高效，更能能为家庭的日日常活动节约约不必要的能能耗。随着科科技的提高，经经济的发展，人人们的物质生生活水平的提提高，对家居居环境的要求

35、求也越来越高高，作为家居居智能化的核核心部分智能家居控控制系统也越越发显得重要要5。1.5 课题研研究的目的和和意义1.5.1 课课题目的智能家居报警系系统是以住宅宅为平台，利利用综合布线线技术、网络络通信技术、安安全防范技术术、自动控制制技术、音视视频技术将家家居生活有关关的设施集成成，构建高效效的住宅设施施与家庭日程程事务的管理理系统，提升升家居安全性性、便利性、舒舒适性、艺术术性，并实现现环保节能的的居住环境。基基于智能家居居的最新定义义，参考ZiigBee技技术的特点，设设计出报警系统，在在包含了智能能家居必备系系统：智能家居(中央)控制制管理系统、家家居照明控制制系统、家庭庭安防系统

36、、家家庭管道控制制系统、家庭庭窗帘控制系系统等.在智智能家居的认认定上，只有有完整地安装装了所有的必必备系统，并并且至少选装装了一种及以以上的可选系系统的家居系系统才能称为为智能家居。1.5.2 课课题意义智能家居报警系系统是利用先先进的计算机机技术、嵌入入式系统和网网络通讯技术术，将家庭中中的各种设备备（如照明系系统、管道控控制、安防系系统、窗帘控控制、网络家家电）通过家家庭网络连接接到一起的，自自从美国在11984 真真正的智能建建筑出现以来来，国外已经经有将近300 年的研究究历史，而国国内在这方面面的研究相对对较晚，从22003年才才逐步应用于于高端市场，而而且标准不统统一。由于智智能

37、家居报警警系统系统具具有安全、方方便、高效、快快捷、智能化化和个性化的的独特魅力，使使得智能家居居报警系统的开开发与建设成成为21 世纪科科技发展的必必然趋势。随随着全球对安安全和环境及智能能化的要求越越来越高，基基于无线传感感器网络的智智能家居报警警系统具有非非常广阔的市市场前景和发发展空间。 1.5.3设计计要求智能家居报警系系统主要以ZZigBeee技术为核心心；设计围绕绕网络协调器器的网状拓扑扑线路，例如如照明传感器器模块、煤气气传感器模块块、人体红外外感应器等模模块，最后在在上位机上建建立家庭信息息管理平台。通通过监测子网网监测照度、煤煤气泄漏以及及红外入侵等等信息，可以以直接联动控

38、控制相关受控控设备或将信信息发送至管管理平台，由由信息管理平平台决策如何何处理这些信信息。整个系系统的设计包包括硬件和软软件两个部分分。1.5.4 研研究主要内容容本次设计主要内内容：1、采用ZiggBee技术术，构建无线线传感器网络络，研究无线线传感器网络络的通信机理理；2、设计基于单单片机控制的的节点单元控控制软件；3、重要报警模模块的设计与与实现重点注意：软件与硬件的联联合调试。1.6 本章小小结首先对智能家居居报警系统系统统进行了简要要概述，包括括智能家居的的定义和国内内外智能家居居系统的发展展，接着对智智能家居网络络技术进行了了介绍，对于于智能家居报报警系统来说说，采用无线线网络不仅

39、为为家居智能化化提供灵活简简便的网络结结构，省去了了浪费在布线线上的人力和和物力，并且且更符合家庭庭网络通讯的的特点。第二章 智能家家居报警系统统2.1 概述智能家居报警系系统是智能家家居系统中重重要的一环，它它为人们舒适适的生活提供供了保障，在在智能家居系系统设计中，在在尽可能保持持统一标准的的前提下，针针对各种信号号类型选择合合适的总线或或者无线技术术并设计主控控器已成为智智能家居建设设的首要问题题。在有线方方式中，各类类传感器和控控制器的连接接通过总线，它它的优点是可可以简化各功功能单元的设设计，缺点就就是布线多，结结构复杂，也也存在总线协协议设计选择择的问题。针对智能家居中中采用有线方

40、方式存在的问问题，本文提提出了一种采采用ZigBBee无线通通信技术的新新型智能家居居报警系统设计计方案，设计计并实现了该该系统中的检检测、中央处处理、控制等等各个模块。智能家居报警系系统主要以ZZigBeee技术为核心心；设计围绕绕网络协调器器的网状拓扑扑线路通过监监测子网监测测环境温度、照照度、煤气泄泄漏以及红外外入侵等信息息，可以直接接联动控制相相关受控设备备或将信息发发送至管理平平台，由信息息管理平台决决策如何处理理这些信息。2.2智能家居居报警系统的的分类家庭报警系统主主要包括防盗盗报警，火灾灾报警，燃气气泄漏报警，紧紧急求救报警警四大类。在在我们平时居居家生活中，家家庭安全主要要包

41、括两种不不同的安全对对象，首先是是人身和家庭庭财产的安全全，其次是家家庭设备的安安全。 家居报警实际际上是将家庭庭控制设备连连接到报警设设施上，实现现对非法闯入入的盗窃、抢抢劫行为和突突发事件进行行及时报警，抢抢救和保护的的功能。从功能上细分，还还可分为可视视对讲、周界界防范、家居居安全、紧急急求助、无线线报警、声光光报警、防挟挟持报警等。而而家居安防报报警又包括了了防盗报警、火火灾报警和煤煤气泄露报警警等等。家庭庭中所有的安安全探测装置置，如消防类类(烟感、煤气气泄漏报警器器等)、防盗类(门磁、窗磁磁、各种监测测器、防盗幕幕帘、紧急求求救按钮等)，都连接到到家庭智能终终端，对其状状态进行监测

42、测。当发生警警报时，家庭庭智能终端将将警情根据设设置进行各种种操作，包括括：启动警铃铃和联动设备备、拨打设定定的报警电话话。如与社区区系统相连，还还可同时把警警情送往小区区监控服务器器。随着科学学技术的不断断更新，现在在的家庭安防防概念已由原原来的单纯性性个体防护逐逐渐转向多媒媒体，互联网网式防护，不不管在哪种情情况下发生危危险，系统都都可自动发出出警报。大大大提高了家居居的安全系数数2.3智能家居居报警系统总总体设计智能家居报警系系统的关键是是家庭智能化化技术的应用用，如无线传传感器网络技技术、自动化化控制技术、互互联网络科技技等的综合运运用，由于它它的综合性和和复杂性，使使得其软硬件件设计

43、都必须须本着一定的的设计原则，下下面进行详细细说明.2.3.1硬件件选取原则1）先进性：系系统硬件应具具有先进性，避避免短期内因因技术陈旧而而造成整个系系统性能不高高或过早淘汰汰.2）成熟性：在在充分考虑先先进性的同时时，系统硬件件应立足于用用户对整个系系统的具体需需求，应选择择先进、适用用、成熟技术术的产品，最最大限度的发发挥投资效益益.3）可靠性：系系统无论在硬硬件上还是在在软件上都应应采取多种保保护措施，保保证系统244小时不间断断正常运行，同同时还应充分分考虑系统权权限安全措施施，进一步保保证系统的可可靠性。4）开放性：无无论是系统设设备还是网络络拓扑结构，都都应具有良好好的开放性.网

44、络化的目目的是实现设设备和信息的的共享。因此此网络要具有有开放性并应应提供标准接接口，用户可可根据要求，对对系统进行扩扩展或升级.5）兼容性:计计算机网络的的选择和相关关产品的选择择要以先进性性和适用性为为基础，同时时考虑兼容性性.系统设备备应优先选择择根据国际标标准设计、生生产的标准化化设备，避免免因兼容性差差而造成的系系统难以升级级或扩展.6）实时性：系系统硬件应具具有实时处理理和快速响应应的能力.2.3.2软件件设计原则1）可靠性和安安全性：系统统软件应244小时可靠运运行，并充分分考虑系统权权限设置等多多种保护措施施，保证数据据的安全性.2）界面友好：系统软件应应操作方便，采采用中文图

45、形形界面，运用用多媒体技术术，使系统具具有处理声音音及图像的能能力，更能适适应不同层次次，不同年龄龄用户的使用用要求。3）可扩冲性：系统软件应应提供二次开开发的功能，便便于多次升级级和支持硬件件产品的更新新.4）模块化：根根据家庭的实实际需要选择择安装不同的的功能组件，以以适应不同用用户的需要2.4智能家居居报警系统的的组成系统主要由智能能家居网络控控制器，即主主节点，与智智能家居设备备相连的智能能家居网络控控制器，即分分节点，每个个房间放置的的充当路由器器的智能家居居网络控制器器，功能控制制驱动模块和和相应的家具具设备构成。本系统采用华凡凡公司的HFFZSmaartRF004EB+CCC24

46、300EM模块作作为协调器。为为了简化系统统，突出ZiigBee的的框架性，节节点硬件采取取了简化措施施，具体如下下。无线灯控、电动动窗帘、空调调开关、管道道开关都由单单一IO口P1.4控制制，模拟开关关动作。防盗报警和门迎迎都采用热释释红外传感技技术，电路结结构相同。煤气报警采用催催化燃烧式可可燃气体传感感器。照度监测使用电电池做传感器器。组成框图如图22-1所示。图2-1智能家家居系统的组组成2.5方案实现现的过程本文任务提出的的功能控制驱驱动模块实现现与各种家居居设备的接口口，并作为家居设备备的功能执行行机构，其与与相对应的智能家家居网络控制制器分节点进进行通信；智智能家居网络络控制器分

47、节节点，每个房房间放置的充充当路由器功功能的分节点点和智能家居居网络控制器器主节点组成成ZigBeee无线通信信网络，是整整个智能家居居系统的通信信网络。每个个智能家居网网络控制器包包括一个ZiigBee无无线收发模块块，与各个设设备、节点之之间进行通信信。此方案的的设计灵活性性好，扩展性性好。系统的工作流程程是：首先智智能家居网络络控制器（主主节点）建立立ZigBeee智能网络络，各个网络络控制器（分分节点）随后后加入该网络络，他们共同同组成一个星星状的ZiggBee无限限家居网络。当当检测或接收收传感器的报报警信号后，主主节点找到与与该家具设备备相连的分节节点的ID信信息，并将控控制信息发

48、往往该分节点所所在房间的路路由器，路由由器再将信息息转发给对应应的分节点，分分节点收到信信息后，切入入功能驱动模模块，功能驱驱动模块对该该家居设备进进行相应的操操作，从而完完成智能家居居的报警操作作和处理.第三章 智能家家居报警系统硬件部分分的设计3.1方案的总总体分析本着模块化的设设计思想，本本文提到的设设计方案被分分为三个模块块，即中央控控制模块、信信息检测模块块，以及家居居报警控制模模块。3.1.1中央央控制模块监测子网监测环环境温度、照照度、煤气泄泄漏以及红外外入侵等信息息，可以直接接联动控制相相关受控设备备或将信息发发送至中央控控制模块，由由管理平台处处理这些信息息。1中央控制器器C

49、C24330基于无线网络的的智能家居的的设计，我们们选择了技术术成熟、低耗耗高能的ZiigBee技技术组建无线线网络，硬件件上面，我们们选择了被广广泛应用于ZZigBeee模块的控制制芯片CC22430。图图2-2为CCC24300的最小系统统原理图。图2-2 CCC2430最最小系统原理理图CC2430是是一颗真正的的系统芯片(SoC)CCMOS解决决方案。这种种解决方案能能够提高性能能并满足以ZZigBeee为基础的22.4GHzz ISM波波段应用，及及对低成本，低低功耗的要求求。它结合一一个高性能22.4GHzz DSSSS(直接序列列扩频)射频频收发器核心心和一颗工业业级小巧高效效的

50、80511控制器。CCC24300的设计结合合了8Kbyyte的RAAM及强大的的外围模块，并并且有3种不不同的版本，他他们是根据不不同的闪存空空间32，664和1288kBytee来优化复杂杂度与成本的的组合。3.1.2 信信号检测模块块信号检测模块，由由于检测模块块很多，用户可根据据自己需要自自己添加，在在本文我们主要设计了两两个子模块，即即红外报警模模块，光照监监测模块、温温度检测模块块。1 红外报警模模块：一开始的设计思思路是围绕着着激光技术来来做，鉴于价价格过高，且且实用性不好好，放弃了使使用激光技术术的想法。后后来发现使用用廉价的红外外线对管也可可以做到，便便着手设计红红外对管相关

51、关的红外检测测电路。设计的电路原理理是没有物体体入侵时，使使用一个比较较器，检测电电路送出低电电平，输出端端没有反应。当当有物体入侵侵时，检测电电路送出高电电平，给ZiigBee模模块送出信号号。2 光照检测模模块：与红外报警模块块类似，使用用一个比较器器，当光线充充足的时候，光光敏电阻阻值值很小，输出出端送出低电电平，当光线线变暗的时候候，光敏电阻阻阻值很大，输输出端送出高高电平，给ZZigBeee模块送出信信号。3 温度检测模模块：使用广泛被采纳纳的DS188B20，温温度传感器，使使得检测电路路十分简单，仅仅仅由这个传传感器构成即即可，监测到到的温度会时时事发送数据据到主控中心心。3.2

52、 电源管管理模块两个检测模块的的供电是5VV的直流电源源，可以使用用电池供电。为为了方便，本本文设计了一一块给检测模模块和控制模模块供电的电电源管理模块块。原理主要就是利利用变压器线线圈降压后用用桥式电路整整流与滤波，从从而实现从交交流220VV到直流5VV，为模块稳稳压供电。3.3 控制电电路模块主控ZigBeee模块处理理之后会送出出持续的高电电平，从而带带动继电器工工作以达到弱弱电控制强电电的目的，实实现对警报、灯灯具的控制。3.4 涉及到到的主要芯片片的介绍1 控制芯片CCC24300（1）CC24430的尺寸寸与组成CC2430的的尺寸只有777mm 448-pinn的封装，采采用具

53、有内嵌嵌闪存的0.18&miicrom CMOS标标准技术。这这可实现数字字基带处理器器，RF、模模拟电路及系系统存储器 整合在同一一个硅晶片上上。针对协议栈，网网络和应用软软件的执行对对MCU处理理能力的要求求，CC24430包含一一个增强型工工业标准的88位80511微控制器内内核，运行时时钟32MHHz。由于更更快的执行时时间和通过除除去被浪费掉掉的总线状态态的方式，使使得使用标准准8051指指令集的CCC2430增增强型80551内核，具具有8倍的标标准80511内核的性能能。 CC2430包包含一个DMMA控制器。88k字节静态态RAM，其其中的4k字字节是超低功功耗SRAMM。32

54、k，664k或1228k字节的的片内Flaash块提供供在电路可编编程非易失性性存储器。 CC2430集集成了4个振振荡器用于系系统时钟和定定时操作：一一个32MHHz晶体振荡荡器，一个116MHz RC-振荡荡器，一个可可选的32.768kHHz晶体振荡荡器和一个可可选的32.768kHHz RC 振荡器。 CC2430也也集成了用于于用户自定义义应用的外设设。一个AEES协处理器器被集成在CCC24300，以支持IIEEE8002.15.4 MACC 安全所需需的（1288位关键字）AAES的运行行，以实现尽尽可能少的占占用微控制器器。中断控制制器为总共118个中断源源提供服务，他他们中的

55、每个个中断都被赋赋予4个中断断优先级中的的某一个。调调试接口采用用两线串行接接口，该接口口被用于在电电路调试和外外部Flassh编程。II/O控制器器的职责是221个一般II/O口的灵灵活分配和可可靠控制。 CC2430包包括四个定时时器：一个116位MACC定时器，用用以为IEEEE802.15.4的的CSMA-CA算法提提供定时以及及为IEEEE802.115.4的MMAC层提供供定时。一个个一般的166位和两个88位定时器，支支持典型的定定时/计数功功能，例如，输输入捕捉、比比较输出和PPWM功能。 CC2430内内集成的其他他外设有:实实时时钟；上上电复位；88通道，814位ADDC；

56、可编程程看门狗；两两个可编程UUSART，用用于主/从SSPI或UAART操作。为为了更好的处处理网络和应应用操作的带带宽，CC22430集成成了大多数对对定时要求严严格的一系列列IEEE8802.155.4 MAAC协议，以以减轻微控制制器的负担。这这包括： * 自动前导帧帧发生器 * 同步字插入入/检测 * CRC-116校验 * CCA * 信号强度检检测/数字RRSSI * 连接品质指指示(LQII) * CSMA/CA 协处处理器（2）、CC22430的射射频及模拟收收发器CC2430的的接收器是基基于低-中频频结构之上的的，从天线接接收的RF信信号经低噪声声放大器放大大并经下变频频

57、变为2MHHz的中频信信号。中频信信号经滤波、放放大，在通过过A/D转换换器变为数字字信号。自动动增益控制，信信道过滤，解解调在数字域域完成以获得得高精确度及及空间利用率率。集成的模模拟通道滤波波器可以使工工作在2.44GHz IISM波段的的不同系统良良好的共存。 在发射模式下，位位映射和调制制是根据IEEEE 8002.15.4的规范来来完成的。调调制(和扩频频)通过数字字方式完成。被被调制的基带带信号经过DD/A转换器器再由单边带带调制器进行行低通滤波和和直接上变频频变为射频信信号。最终，高高频信号经过过片内功率放放大器放大以以达到可设计计的水平。 射频的输入输出出端口是独立立的，他们分

58、分享两个普通通的PIN引引脚。CC22430不需需要外部TXX/RX开关关，其开关已已集成在芯片片内部。芯片片至天线之间间电路的构架架是由平衡/非平衡器与与少量低价电电容与电感所所组成。可替替代的，一个个平衡式天线线，如对折式式偶极天线也也是可以实现现上述功能的的。集成在内内部的频率合合成器可去除除对环路滤波波器和外部被被动式压控振振荡器的需要要。晶片内置置的偏压可变变电容压控振振荡器工作在在一倍本地振振荡频率范围围，另搭配了了二分频电路路，以提供四四相本地振荡荡信号给上、下下变频综合混混频器使用。（3）、芯片主主要特点：CC2430 芯片延用了了以往CC22420芯片片的架构，在在单个芯片上

59、上整合了ZiigBee 射频(RFF)前端、内内存和微控制制器。它使用用1个8位MMCU（80051），具具有128KKB 可编程程闪存和8KKB的RAMM，还包含模模拟数字转换换器(ADCC)、几个定定时器（Tiimer）、AAES1288 协同处理理器、看门狗狗定时器（WWatchddog tiimer）、332kHz晶晶振的休眠模模式定时器、上上电复位电路路(Poweer On Resett)、掉电检检测电路(BBrown out ddetecttion)，以以及21个可可编程I/OO引脚。 CC2430 芯片采用00.18m CMOOS工艺生产产；在接收和和发射模式下下，电流损耗耗分别

60、低于227 mA或或25 mAA。CC24430的休眠眠模式和转换换到主动模式式的超短时间间的特性，特特别适合那些些要求电池寿寿命非常长的的应用。 高性能和低低功耗的80051微控制制器核。 集成符合IIEEE8002.15.4标准的22.4 GHHz的 RFF无线电收发发机。 优良的无线线接收灵敏度度和强大的抗抗干扰性。 在休眠模式式时仅0.99A 的流耗耗，外部的中中断或RTCC能唤醒系统统;在待机模模式时少于00.6A的流耗，外外部的中断能能唤醒系统。 硬件支持CCSMA/CCA功能。 较宽的电压压范围（2.03.66V）。 数字化的RRSSI/LLQI支持和和强大的DMMA功能。 具有