基于ZigBee技術(shù)的門鈴及老人求助系統(tǒng)

羅回彬，鐘偉洲

（北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 計(jì)算機(jī)學(xué)院，珠海 519085）

引 言

早期門鈴的作用只是單純地提醒主人有客來訪，而且它的功能是通過有線方式來實(shí)現(xiàn)，這樣的設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)生活中的局限性早已暴露出來。隨著科技的發(fā)展，門鈴的類型與功能更是多種多樣，但基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拈T鈴目前市場上卻并未出現(xiàn)。

本項(xiàng)目通過ZigBee傳輸實(shí)現(xiàn)無線控制門鈴的功能。在功能設(shè)計(jì)上產(chǎn)品相對(duì)于普通有線門鈴更人性化，增添了門外LCD顯示文字提醒，有效簡單地避免主人因有事遲來開門迎接而產(chǎn)生不必要的尷尬。此外，考慮到老年人在行動(dòng)上不便，有時(shí)需要家人的幫助，而對(duì)于這種現(xiàn)象，市面上卻沒有比較合適解決此類問題的產(chǎn)品，功能較全的產(chǎn)品價(jià)格又比較貴，而且一些功能在家里的應(yīng)用可有可無。針對(duì)此類問題，作者設(shè)計(jì)了老人求助功能，求助鈴聲由連接其終端的揚(yáng)聲器發(fā)出，不僅如此還可以遠(yuǎn)程控制警示燈閃亮。當(dāng)家人聽到警鈴或看到警示燈便知老人需要幫忙，可以第一時(shí)間前往救助。

1 方案詳細(xì)設(shè)計(jì)

方案詳細(xì)設(shè)計(jì)圖如圖1所示。本項(xiàng)目是通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，除了有普通無線門鈴控制功能之外，在室內(nèi)可移動(dòng)門鈴終端還可以通過按鍵控制與室內(nèi)中控端相連的門外LCD液晶顯示。當(dāng)客人拜訪來按門鈴時(shí)，主人剛好在家但有事不便，這時(shí)，主人就可以通過門鈴終端上的按鍵控制門外液晶器顯示“請(qǐng)稍候”字樣；若家中有行動(dòng)不便的老人，當(dāng)他自己需要?jiǎng)e人幫助時(shí)，可以通過手持終端上的按鍵讓警示鈴工作，同時(shí)室內(nèi)中控端上的警示燈LED會(huì)同時(shí)閃亮。當(dāng)家人看到燈閃或聽到聲音就明白老人需要幫助，會(huì)立刻過去。這樣家人也不用時(shí)刻看住老人，可以有效地利用時(shí)間做其他的事情。

圖1 方案詳細(xì)設(shè)計(jì)圖

2 硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)以上方案設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)可分為3個(gè)模塊。

（1）中控端

本系統(tǒng)的中控模塊包括NXP公司的LPC1769開發(fā)板，CC2430芯片ZigBee－RS232接口設(shè)備一個(gè)，用來提示的LED警示燈、帶ST7565p芯片的LCD液晶顯示器和門鈴按鍵各一個(gè)，以及若干杜邦線。LPC1769本身就有UART口，可通過TTL轉(zhuǎn)串口與ZigBee連接。LED警示燈、LCD液晶顯示器和門外按鍵設(shè)計(jì)也可從開發(fā)板豐富的外設(shè)引腳得以實(shí)現(xiàn)。

（2）室內(nèi)門鈴終端

LPC1769開發(fā)板一塊，CC2430芯片ZigBee－RS232接口設(shè)備一個(gè)、喇叭一個(gè)、按鍵一個(gè)，若干杜邦線。同理，LPC 1769可與ZigBee連接，喇叭與控制門外LCD的按鍵設(shè)計(jì)可從開發(fā)板的外設(shè)引腳得到實(shí)現(xiàn)。

（3）室內(nèi)老人求助終端

本模塊需要EasyARM1138開發(fā)板一塊，其本身就可通過UART口與ZigBee相連。另外，EasyARM1138開發(fā)板本身帶有蜂鳴器，警鈴聲只需在軟件層次實(shí)現(xiàn)即可。另外，開發(fā)板本身就有按鍵，這樣通過ZigBee控制中控端上的警鈴也是可實(shí)現(xiàn)的。

系統(tǒng)硬件框架設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

由上面可知本系統(tǒng)按功能分為3大模塊。

（1）中控端

在軟件部分，定義了UART0＿Getchar（）這個(gè)函數(shù)，負(fù)責(zé)接收字符，ZigBee將接收到的字符傳給此函數(shù)。本項(xiàng)目又定義了一個(gè)字符變量m，將UART0＿Getchar（）的值賦給變量 m，通過if（（m＝UART0＿Getchar（））＝＝′s′）語句來判斷是否有人來按門鈴。其中，值′s′是作者自行設(shè)置的值，只有當(dāng)m＝′s′時(shí)才能讓室內(nèi)門鈴終端上的喇叭輸出鈴聲。

圖2 系統(tǒng)硬件框架設(shè)計(jì)圖

同時(shí)，中控端還定義UARTGetchar（）函數(shù)，負(fù)責(zé)接收老人終端發(fā)送過來的字符，本項(xiàng)目也定義一個(gè)變量l，與上面介紹的類似。最后通過if（（l＝UARTGetchar（））＝＝′c′）這條語句來判斷老人是否發(fā)送了請(qǐng)求。同樣，值′c′也是作者自行設(shè)置的。只有當(dāng)條件滿足后，才會(huì)執(zhí)行函數(shù)led＿invert（）從而控制中控端上LED警示燈閃爍。

而對(duì)于室外的門鈴按鍵，通過有線方式將按鍵延伸至門外。在LPC1769開發(fā)板上，本項(xiàng)目需要將上面的P0.0口改為GPIO口：

通過LPC＿GPIO0－＞FIODIR＆＝0xFFFFFFFE這條語句設(shè)置LPC＿GPIO0為輸出，然后定義state變量用來讀取P0.0引腳狀態(tài)：state＝LPC＿GPIO0－＞FIOPIN。接著通過if（state ＆0x01）來判斷按鍵是否被按下。若為真，則可通過中控端定義好的發(fā)送函數(shù)傳給ZigBee，由ZigBee發(fā)送出去即可。

（2）室內(nèi)門鈴終端

該模塊的軟件設(shè)計(jì)想也同上面的類似。也在LPC1769開發(fā)板上通過控制引腳狀態(tài)來判斷主人是否按下LCD控制按鈕。同樣定義了 UARTGetchar（）和UARTGetsend（）函數(shù)用來接收和發(fā)送字符。

（3）室內(nèi)老人求助終端

由于EasyARM1138開發(fā)板本身就設(shè)計(jì)了3個(gè)按鍵供用戶需要，任選一個(gè)按鍵，定義key＿get（）這個(gè)函數(shù)，用來判斷按鍵是否被按下，若按下了，則通過uart＿puts（）函數(shù)把設(shè)定好的字符′c′通過UART口傳給ZigBee發(fā)送出去。與此同時(shí)，執(zhí)行BuzzerSound（）這個(gè)求助警鈴函數(shù)，通過定時(shí)器來控制聲音。

結(jié) 語

老人求助終端不僅僅適用于家里的老人，對(duì)于行動(dòng)不便的殘疾人士甚至小孩也可使用該功能，價(jià)格相對(duì)便宜，有較廣闊的市場應(yīng)用前景；在ZigBee傳輸上面，已實(shí)現(xiàn)通過一對(duì)ZigBee進(jìn)行信息傳輸，今后的研究中將進(jìn)一步通過組網(wǎng)的形式將多個(gè)模塊聯(lián)合起來，以豐富其他功能，最終在生活中給人們帶來更多便捷。

［1］周立功，王祖麟，陳明計(jì)，等.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程［M］.2版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

［2］深圳市卓立恩科技有限公司.液晶模塊使用說明書.［EB／OL］.［2011－10］.http：／／www.zolentech.com／.

［3］廣州周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司.LPC1700系列微控制器.［EB／OL］.［2011－10］.http：／／www.zlgmcu.com／.

［4］上海順舟網(wǎng)絡(luò)科技有限公司.順舟科技SZ02無線數(shù)傳設(shè)備產(chǎn)品手 冊(cè) V1.2［EB／OL］.［2011－10］.http：／／www.shuncom.com／.