基于ARM與ZigBee的家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)*

徐希坤，耿建平，葉　新，楊朝嵐 ，李景景

(1.桂林電子科技大學(xué) 電子工程與自動(dòng)化學(xué)院，桂林 541004；2.中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院，深圳 518055；3.中原工學(xué)院 電子信息學(xué)院，鄭州450007)

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基于ARM與ZigBee的家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)*

徐希坤1，耿建平1，葉新2，楊朝嵐2，李景景3

(1.桂林電子科技大學(xué) 電子工程與自動(dòng)化學(xué)院，桂林 541004；2.中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院，深圳 518055；3.中原工學(xué)院 電子信息學(xué)院，鄭州450007)

摘要：為了實(shí)現(xiàn)家居安全、環(huán)境信息的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控,設(shè)計(jì)了一種基于ARM與ZigBee技術(shù)的家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以CC2530芯片采集溫度、煙霧、CO濃度等傳感器信息，并通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將采集的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸RM服務(wù)器，ARM服務(wù)器將數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至Android手機(jī)客戶端。ARM服務(wù)器以μC/OS-II為平臺(tái),引入emWIN 圖形用戶接口，通過(guò)加權(quán)算法來(lái)判斷火災(zāi)的發(fā)生，從而減小其漏報(bào)率和誤報(bào)率。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)ARM服務(wù)器會(huì)自動(dòng)撥打報(bào)警電話，同時(shí)也可以通過(guò)手機(jī)客戶端發(fā)送家居控制命令，便于火災(zāi)的及時(shí)救援。實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有實(shí)用性好、可靠性高、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，可以有效地對(duì)家居安全、環(huán)境信息進(jìn)行全覆蓋和連續(xù)的監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：ARM；μC/OS-II；Android；ZigBee；GPRS；家居安全

引用格式：徐希坤，耿建平，葉新，等. 基于ARM與ZigBee的家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2016,35(12)：62-66.

0引言

智能家居系統(tǒng)是將各種傳感器、電子電氣設(shè)備通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，組成一個(gè)可實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境監(jiān)測(cè)、家居設(shè)備自動(dòng)化以及家居安防等功能的綜合管理系統(tǒng)[1]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平和生活質(zhì)量日益提高，各種家用電器和生活燃?xì)庖沧哌M(jìn)了千家萬(wàn)戶,在方便人們?nèi)粘Ｉ畹耐瑫r(shí)，由于電器超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、電線超負(fù)載使用、材料老化和燃?xì)庑孤┑仍斐傻闹苯踊蜷g接的家庭火災(zāi)、煤氣泄漏等事故也頻繁發(fā)生。因此設(shè)計(jì)一套能夠預(yù)防和減少家居危險(xiǎn)事故發(fā)生的智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)就顯得十分必要。傳統(tǒng)意義上家居監(jiān)控系統(tǒng)都是以獨(dú)立的傳感器作為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)以孤立的形式存在，發(fā)生誤判、漏判的幾率非常大，且大部分以計(jì)算機(jī)作為終端，不便于實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控[2]。綜合考慮以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一種以Android智能手機(jī)作為家居終端監(jiān)控平臺(tái)，以ARM微控制器為核心的基于μC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的服務(wù)器，TFT-LCD液晶模塊實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)ZigBee采集傳感器信息，通過(guò)GPRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，最終實(shí)現(xiàn)智能家居安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的本地和遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

圖1　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，該系統(tǒng)主要由ARM服務(wù)器、Android客戶端、ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)3部分構(gòu)成。ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集家居中的環(huán)境、安防等傳感器數(shù)據(jù)信息，然后發(fā)送至ZigBee協(xié)調(diào)器，ZigBee協(xié)調(diào)器通過(guò)串口通信將數(shù)據(jù)發(fā)送至ARM服務(wù)器，ARM服務(wù)器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理、存儲(chǔ)、顯示，然后將數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)送至Android客戶端。當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)情況(如可燃性氣體泄漏、火災(zāi)等)時(shí)，ARM服務(wù)器將會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并提供家居所在地位置信息，同時(shí)將相應(yīng)的信息發(fā)送至Android客戶端，用戶可以通過(guò)Android客戶端發(fā)送指令對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的控制(如打開(kāi)水龍頭、切斷電源等)。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1ARM服務(wù)器的設(shè)計(jì)

基于ARM架構(gòu)的處理器廣泛應(yīng)用在嵌入式領(lǐng)域[3]。本系統(tǒng)ARM服務(wù)器以STM32F103ZET6微控制器為核心，該微控制器是基于Cortex-M3內(nèi)核的微處理器，具有功耗低、性價(jià)比高等特點(diǎn)，并且其核心是基于哈佛架構(gòu)的3級(jí)流水線內(nèi)核，采用新的Thumb-2指令集，使數(shù)據(jù)運(yùn)算處理可以取得較快較理想的效果[4]。

ARM服務(wù)器主要的作用是接收Z(yǔ)igBee協(xié)調(diào)器發(fā)送來(lái)的傳感器信息，對(duì)接收的數(shù)據(jù)采用多次采樣求平均值的處理方式。SD卡通過(guò)SDIO接口同ARM服務(wù)器連接來(lái)完成數(shù)據(jù)的大容量存儲(chǔ)并建立文件系統(tǒng)。以SSD1963作為控制器的4.3英寸TFT-LCD通過(guò)FSMC(靈活的靜態(tài)存儲(chǔ)控制器)與微控制器連接能夠大大提高數(shù)據(jù)的讀寫速度并進(jìn)行數(shù)據(jù)，顯示。GPRS將數(shù)據(jù)發(fā)送至Android客戶端，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端和ARM服務(wù)器的人際交互。ARM服務(wù)器的人際交互是以XPT2046觸摸控制器為核心來(lái)實(shí)現(xiàn)的。ARM服務(wù)器終端同時(shí)還連接蜂鳴器作為報(bào)警器件。GPS模塊進(jìn)行家居位置的定位。ARM服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2　ARM服務(wù)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2ZigBee無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)

ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)組成，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要用于建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)者，接收終端節(jié)點(diǎn)的傳感器數(shù)據(jù)并上傳至服務(wù)器。終端節(jié)點(diǎn)用來(lái)采集傳感器數(shù)據(jù)，在非工作狀態(tài)時(shí)可以進(jìn)入休眠狀態(tài)。ZigBee節(jié)點(diǎn)采用CC2530芯片，CC2530內(nèi)嵌增強(qiáng)型8051 CPU，結(jié)合了ZigBee協(xié)議棧Z-Stack，提供一個(gè)將ZigBee、IEEE 802.15.4、2.4 GHz和RF收發(fā)器結(jié)為一體的強(qiáng)大而完整的解決方案[5-6]，能夠以非常低的成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

ZigBee節(jié)點(diǎn)硬件圖如圖3所示。ZigBee終端節(jié)點(diǎn)可以檢測(cè)環(huán)境信息、安防信息。環(huán)境信息的檢測(cè)通過(guò)溫濕度傳感器、光照傳感器、PM2.5傳感器等完成。安防信息檢測(cè)通過(guò)煙霧傳感器、CO濃度傳感器、紅外熱釋電傳感器等完成。ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用兩節(jié)5號(hào)電池供電，經(jīng)過(guò)DC-DC芯片CP1402轉(zhuǎn)換為3.3 V，同時(shí)采用模擬開(kāi)關(guān)來(lái)控制各個(gè)傳感器的供電，以不需要數(shù)據(jù)采集時(shí)降低功耗。

圖3　ZigBee節(jié)點(diǎn)硬件框圖

2.2.1放大電路的設(shè)計(jì)

對(duì)于模擬輸出的傳感器，其輸出都在mV級(jí)。如光照強(qiáng)度檢測(cè)器件BPW34S在光照強(qiáng)度為8～3 500 lux時(shí)輸出電壓范圍是220～420 mV之間，因此需要放大處理。放大電路采用AD620芯片，其輸入微調(diào)電壓最大為50 μV，放大器的增益為1～10 000倍，放大電路原理圖如圖4所示。

圖4　放大電路原理圖

為避免高頻信號(hào)的干擾，在前端使用簡(jiǎn)單的RC無(wú)緣低通濾波電路。放大倍數(shù)計(jì)算公式如下:

(1)

調(diào)整R9的值即可以改變電路的放大倍數(shù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，對(duì)于0.1 mV以上的信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)很好的放大功能，為小信號(hào)的前期后期處理做好了準(zhǔn)備。

2.2.2低通濾波器的設(shè)計(jì)

為了減小干擾，提高系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)了硬件濾波器。對(duì)于煙霧傳感器MQ-2，因?yàn)楣ぷ黝l率極低，導(dǎo)致低頻噪聲對(duì)其影響較大。因此設(shè)計(jì)了截止頻率為0.16 Hz的極低頻率的低通濾波器，即使是這樣的低通濾波器，與30 s響應(yīng)的MQ-2相比，它對(duì)傳感器響應(yīng)時(shí)間的影響也可忽略。

4階低通濾波器原理圖如圖5所示，它由兩個(gè)二階壓控電壓源低通濾波器(由TL072運(yùn)算放大器組成)串聯(lián)而成。在Multisim軟件中仿真低通濾波器的幅頻特性如圖6所示。從圖中可以看出，在-3 dB處頻率約為0.16 Hz，衰減比較迅速，滿足了設(shè)計(jì)需求。

圖5　低通濾波器原理圖

圖6　低通濾波器仿真波特圖

2.3電源管理模塊的設(shè)計(jì)

電源管理模塊是整個(gè)系統(tǒng)的心臟，電源的好壞對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全、正常、可靠運(yùn)行至關(guān)重要。整個(gè)系統(tǒng)采用直流12 V供電，系統(tǒng)中各元件的工作電壓存在差異，GSM/GPRS模塊使用3.9 V供電，其余部分采用3.3 V供電。本設(shè)計(jì)中采用DC-DC轉(zhuǎn)換電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能，AP1501將12 V轉(zhuǎn)換到5.5 V，MIC29302BT將5.5 V轉(zhuǎn)換到3.9 V，NCP511SN將5.5 V轉(zhuǎn)換到3.3 V，從而得到系統(tǒng)工作所需要的電壓。為了實(shí)現(xiàn)低功耗，GSM/GPRS模塊和GPS模塊的供電可以通過(guò)ARM處理器對(duì)其控制。電壓轉(zhuǎn)換電路如圖7所示。

圖7　電源轉(zhuǎn)換電路原理圖

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1服務(wù)器的軟件設(shè)計(jì)

ARM服務(wù)器程序移植了μC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，μC/OS-II是基于優(yōu)先級(jí)的可剝奪型內(nèi)核操作系統(tǒng)，且源碼公開(kāi)，內(nèi)核小巧，特別適合應(yīng)用在實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)合[7]。μC/OS-II絕大部分采用C語(yǔ)言編寫，只有極少數(shù)與處理器硬件相關(guān)的代碼采用匯編語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，最小內(nèi)核可編譯至2 KB，特別適合小型控制系統(tǒng)[8]。為了實(shí)現(xiàn)服務(wù)器更好的人機(jī)交互界面，在移植μC/OS-II的基礎(chǔ)上移植了emWin，它為任何的LCD圖形顯示提供高效的圖形接口，接口實(shí)現(xiàn)與硬件平臺(tái)無(wú)關(guān)。emWin支持多任務(wù)，結(jié)合μC/OS-II系統(tǒng)使用，可為用戶帶來(lái)良好的人機(jī)交互體驗(yàn)。

圖8　ARM服務(wù)器設(shè)計(jì)程序流程圖

該系統(tǒng)中，ARM服務(wù)器的主要任務(wù)有GPS位置信息任務(wù)、數(shù)據(jù)顯示任務(wù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)任務(wù)、報(bào)警任務(wù)、數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)等。系統(tǒng)上電后首先初始化控制器和外設(shè)，然后初始化μC/OS-II和emWin。初始化完成后，設(shè)置中斷服務(wù)子程序，開(kāi)啟中斷，創(chuàng)建任務(wù)間通信的消息量和郵箱。最后創(chuàng)建各個(gè)任務(wù)，此時(shí)的各個(gè)任務(wù)都為就緒狀態(tài)，且根據(jù)任務(wù)的性質(zhì)賦予不同的優(yōu)先級(jí)。ARM服務(wù)器的首要任務(wù)是讀取家居的傳感器信息，其優(yōu)先級(jí)賦予最高，顯示及觸摸任務(wù)對(duì)時(shí)間要求不嚴(yán)，優(yōu)先級(jí)可以賦予最低優(yōu)先級(jí)，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)順序如圖8所示。操作系統(tǒng)啟動(dòng)任務(wù)調(diào)度后就不斷地輪詢查詢是否有任務(wù)發(fā)生，當(dāng)沒(méi)有任務(wù)時(shí)使系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式以降低功耗。

3.2ZigBee傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件設(shè)計(jì)

ZigBee技術(shù)具有強(qiáng)大的組網(wǎng)能力，可以形成星形、樹(shù)形和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)組建的家庭網(wǎng)絡(luò)采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟件設(shè)計(jì)是基于Z-Stack開(kāi)發(fā)的，Z-Stack工程文件由操作系統(tǒng)層(OSAL)、硬件抽象層(HAL)、媒體接入層(MAC)、網(wǎng)絡(luò)層(NWK)、調(diào)試接口層(MT)以及應(yīng)用層(APP)組成。數(shù)據(jù)采集工作主要在應(yīng)用層上實(shí)現(xiàn)，操作系統(tǒng)以輪詢的方式查詢各層的事件并進(jìn)行處理。ZigBee數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)程序流程圖如圖9所示。

圖9　ZigBee數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)程序流程圖

3.3GPRS/GSM模塊程序設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用SIMCOM公司的SIM900A工業(yè)級(jí)雙頻GSM/GPRS模塊，該模塊支持RS232串口與微控制器連接，減少外圍電路的設(shè)計(jì)。

GPRS/GSM主要通過(guò)AT指令集傳輸數(shù)據(jù)，AT指令集是從終端設(shè)備向終端適配器發(fā)送數(shù)據(jù)的一種命令集合。AT指令集的一般格式為：

AT+“AT命令”=“參數(shù)”

3.3.1GPRS服務(wù)器的指令設(shè)置

GPRS通信采用TCP協(xié)議，TCP是基于連接的協(xié)議，在收發(fā)數(shù)據(jù)前必須和對(duì)方建立可靠的連接。GPRS服務(wù)器設(shè)置指令如下：

AT+CGCLASS=“B”；

AT+CGDCONT=1，“IP”，“CMNET”；

AT+CGATT=1；

AT+CIPCSGP=1，“CMNET”；

通過(guò)上述4條指令設(shè)置移動(dòng)臺(tái)類別、連接方式、接入點(diǎn)和附著GPRS業(yè)務(wù)。再發(fā)送以下指令:

AT+CLPORT=“TCP”，“本地連接端口”；

AT+CIPSTART=“TCP”，“IP”，“連接端口”；

即設(shè)置好GPRS與客戶端的數(shù)據(jù)傳輸。

3.3.2撥打電話的指令設(shè)置

撥打報(bào)警電話的指令設(shè)置如下：

ATE1

//設(shè)置回顯

AT+COLP=1

//設(shè)置被呼叫號(hào)碼顯示

ATD119

//撥打119進(jìn)行報(bào)警

通過(guò)上述指令的設(shè)置，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)即可撥打報(bào)警電話。

3.4GPS模塊程序設(shè)計(jì)

GPS采用U-BLOX NEO-6M模塊，該模塊支持最快5 Hz的測(cè)量頻率。GPS模塊通過(guò)串口與STM32F103ZET6連接，串口波特率為115 200 b/s，為減輕CPU負(fù)擔(dān)采用DMA的數(shù)據(jù)傳輸方式。

GPS采用NMEA-0183協(xié)議，該協(xié)議采用ASCII碼來(lái)傳遞GPS定位信息，其幀格式如下：

$aaccc,ddd,ddd,…,ddd*hh(CR)(LF)

其中$是幀命令起始位，aaccc是地址域，ddd…ddd是數(shù)據(jù)，*是校驗(yàn)和前綴，hh是校驗(yàn)和，(CR)(CF)是幀結(jié)束符。程序通過(guò)對(duì)$GPRMC命令的解析來(lái)獲取經(jīng)緯度信息、UTC時(shí)間、定位狀態(tài)。

3.5Android客戶端的軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)選擇Google的Android手機(jī)操作系統(tǒng)作為移動(dòng)終端平臺(tái)，在Eclipse環(huán)境下開(kāi)發(fā)。Android客戶端通過(guò)Socket與ARM服務(wù)器進(jìn)行通信，將采集的數(shù)據(jù)信息上傳至移動(dòng)終端。Socket類是負(fù)責(zé)處理客戶端通信的Java類，通過(guò)這個(gè)類可以連接到指定的IP或者域名的服務(wù)器上，并且可以與服務(wù)器交互數(shù)據(jù)[9]。Android客戶端軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖10所示。

圖10　Android客戶端程序流程圖

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行測(cè)試，ZigBee網(wǎng)絡(luò)可以采集傳感器信息，將傳感器信息傳至ARM服務(wù)器，TFT-LCD可以顯示傳感器信息，同時(shí)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)連接Internet向Android客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)；Android客戶端可以顯示傳感器數(shù)據(jù)信息，發(fā)送控制命令到服務(wù)器控制家居中的設(shè)備。當(dāng)檢測(cè)到異常信息(如燃?xì)庑孤?、火?zāi)等)時(shí)，Android客戶端和服務(wù)器會(huì)同時(shí)撥打火警報(bào)警電話以便相關(guān)的部門采取救援措施。Android移動(dòng)終端顯示界面如圖11所示。

圖11　Android移動(dòng)終端顯示界面

5結(jié)論

運(yùn)用ZigBee無(wú)線通信技術(shù)設(shè)計(jì)的智能家居安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠及時(shí)采集家中的環(huán)境與安防信息，采用μC/OS-II操作系統(tǒng)既提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性又實(shí)現(xiàn)了家居安全信息的集中管理。另外系統(tǒng)采用Android智能手機(jī)作為控制終端，具有操作簡(jiǎn)單、可移植性強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能家居的安全監(jiān)控和預(yù)測(cè)，具有一定的技術(shù)意義和實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] SHERMAN M， JOSEPH P A. Smart home technologies[C]. Proceedings of the Information Systems Education Conference,2008(25).

[2] ALAM M R， REAZ M B. A Review of smart homes-past, present, and future[J]. IEEE Transcation on System Man and Cybernetics Part C-Applications and Reviews,2012,42(6): 1190-1203.

[3] 師振偉．基于 ARM 和 ZigBee 的智能家居無(wú)線終端控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]． 西安：西安工業(yè)大學(xué)，2013.

[4] 王永虹，徐偉，郝立平.STM32系列ARM Cortex-M3微控制器原理與實(shí)踐[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[5] Liao Jianming, He Xueqin, Lu Guoming, et al. The research and design of ZigBee wireless networking based on CC2530[C]. International Computer Conference on Wavelet Active Media Technology and Information Processing, 2013: 263-266.

[6] Texas Instruments Inc. CC2530 Datasheet[Z]. 2011.

[7] 陳磊，林明．基于μC/OS-II的模糊自適應(yīng)溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2012,12(26):6634-6639.

[8] LABROSSE J J．嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II(第2版)[M].邵貝貝，譯.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.

[9] 李寧．Android開(kāi)發(fā)權(quán)為指南[M].北京:人民郵電出版社,2012.

*基金項(xiàng)目：深圳市未來(lái)產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)資金(CXZZ20140417113430630)

中圖分類號(hào)：TN99

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19358/j.issn.1674- 7720.2016.12.020

(收稿日期：2015-12-29)

作者簡(jiǎn)介：

徐希坤(1987-)，男，碩士研究生，主要研究方向：測(cè)控技術(shù)、虛擬儀器、嵌入式系統(tǒng)。

耿建平(1973-)，男，博士，副教授，主要研究方向：測(cè)控技術(shù)、虛擬儀器、軟件。

Design of intelligent monitoring system based on ARM and ZigBee for home security

Xu Xikun1, Geng Jianping1, Ye Xin2, Yang Zhaolan2, Li Jingjing3

(1.School of Electronic Engineering &Automation，Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004， China;2.Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Science, Shenzhen，518005, China;3. School of Electronic and Information Engineer, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China)

Abstract:In order to realize a real-time remote monitoring of home security and environment information, a set of monitoring system for home security based on ARM and ZigBee technology is designed. The temperature value, smoke density value and CO density value in the environment have been collected through temperature sensor, smoke sensor and carbon monoxide sensor, and all the information is transmitted to the ARM server through ZigBee wireless network using CC2530.The ARM server which integrates with μC/OS-II platform and emWin GUI will transmit information to Android mobile terminal through GPRS network. To reduce false negative rate and false alarm rate, the system uses Weighting algorithm to determine the occurrence of fire. When the fire occurs, the ARM server will call alarm phone automatically, and the mobile client can also sent control command timely to reduce it. The experimental result shows that the system has high reliability, fast response, convenience, and can be effectively carried on full coverage and continuous monitoring for home security.

Key words:ARM; μC/OS-II; Android; ZigBee; GPRS; home security