一種新型ZigBee無線傳輸智能家居控制系統(tǒng)

曹 寧

（開封大學(xué) 后勤服務(wù)中心，河南 開封 475004）

0 引言

智能家居控制系統(tǒng)的市場(chǎng)前景十分廣闊.優(yōu)秀的智能建筑及家居系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備感知能力，因此，首先需要將傳感器分布于系統(tǒng)的各個(gè)方面.智能家居系統(tǒng)需要具備對(duì)家居環(huán)境中的某些設(shè)備進(jìn)行控制的能力，能夠調(diào)節(jié)燈光亮度、溫度等指標(biāo).該系統(tǒng)有監(jiān)有控，也就是說，既有數(shù)據(jù)的輸入又有處理后的數(shù)據(jù)的輸出.要利用反饋信號(hào)讓系統(tǒng)閉環(huán)，從而確保系統(tǒng)性能優(yōu)異.所有感知點(diǎn)以及控制點(diǎn)分布在家居環(huán)境的各處，這就體現(xiàn)了無線傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，即無需布線，并且控制便捷.實(shí)踐證明，無線傳輸智能家居控制系統(tǒng)具有很高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于 ZigBee無線傳輸技術(shù)的新型智能家居控制系統(tǒng).

1 系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的智能家居無線傳輸控制系統(tǒng)主要包括以下功能：照明控制、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)、醫(yī)保生理參數(shù)監(jiān)護(hù)以及安防警示.所有應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間，均通過無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送或者接收數(shù)據(jù)［1］.協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)通過串口與上位機(jī)通信，將所有采集的數(shù)據(jù)以及控制信息集中起來處理.智能家居應(yīng)用系統(tǒng)功能概念設(shè)計(jì)如圖1所示.

圖1 智能家居應(yīng)用系統(tǒng)功能概念設(shè)計(jì)

具有環(huán)境監(jiān)測(cè)功能的節(jié)點(diǎn)分布于室內(nèi)外，這樣做，可以讓用戶隨時(shí)掌握室內(nèi)外環(huán)境參數(shù).環(huán)境監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量隨著用戶需要的功能的變化而變化，隨著用戶需要采集的數(shù)據(jù)的種類多少而變化，但是各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)的通信方式一致.醫(yī)保監(jiān)護(hù)功能近幾年經(jīng)常在智能家居領(lǐng)域被提起，很多人已經(jīng)將醫(yī)保監(jiān)護(hù)納入智能家居的概念中［2］.安防功能被越來越多的人所重視，我們利用紅外線熱源監(jiān)測(cè)的原理，將安防節(jié)點(diǎn)設(shè)置于窗口以及門前.

1.1 系統(tǒng)硬件功能選擇與設(shè)計(jì)

1.1.1 主芯片選擇

所有需要利用ZigBee傳輸技術(shù)執(zhí)行無線傳輸任務(wù)的節(jié)點(diǎn)，都使用美國(guó)德州儀器公司 （Texas Instruments）的ZigBee芯片 CC2530.CC2530芯片適用于2.4GHz IEEE 802.15.4和 ZigBee應(yīng)用的片上系統(tǒng)解決方案，它僅僅依靠非常簡(jiǎn)單的外圍電路就能夠建立功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)［3］［4］，其內(nèi)部集成了 C51內(nèi)核，滿足ZigBee對(duì)硬件設(shè)備的需求，它具有極強(qiáng)的抗干擾性能和極高的接收靈敏度，具有不同的運(yùn)行模式，包括主動(dòng)模式RX24rnA（功耗）、主動(dòng)模式TX29mA、睡眠模式luA，具有寬電源電壓范圍（2V—3.6V），適合應(yīng)用超低功耗要求的系統(tǒng).它適用于所有ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，適用于協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點(diǎn)［4］.

1.1.2 外圍電路設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由器節(jié)點(diǎn)及終端節(jié)點(diǎn)都是智能家居系統(tǒng)的基本單元.每一種節(jié)點(diǎn)功能電路都單獨(dú)設(shè)計(jì)，這樣，所有節(jié)點(diǎn)結(jié)合在一起并單獨(dú)正常工作，通過無線進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，從而組成系統(tǒng).將CC2530作為核心的外圍電路包括無線射頻天線部分、供電部分、晶振電路［5］.核心電路如圖2所示.

圖2 CC2530核心電路

作為協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)，根據(jù)功能需求，要能夠與上位機(jī)通信，因此需要構(gòu)建串口通信電路.系統(tǒng)串口通信采用直接內(nèi)存訪問的方式，即DMA（direct memory access）.DMA能夠讓那些具有不同數(shù)據(jù)傳輸速度的通信設(shè)備相互交流，并且這個(gè)過程中不需要微處理器中斷程序發(fā)揮作用.

1.2 功能模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)功能包括照明功能、環(huán)境監(jiān)測(cè)功能、醫(yī)保監(jiān)護(hù)功能、安防功能.要進(jìn)行電源模塊設(shè)計(jì)，來為所有功能模塊提供電源（不同的功能模塊對(duì)應(yīng)不同級(jí)別的電源）.下面詳細(xì)介紹各分功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì).

1.2.1 照明功能模塊設(shè)計(jì)

智能家居系統(tǒng)中照明控制功能模塊的設(shè)計(jì)，主要是為了實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)照明設(shè)備的控制.照明控制模塊由220V市電直接供電.用于驅(qū)動(dòng)照明控制模塊的220V市電，一部分為照明設(shè)備供電，另一部分由電源模塊轉(zhuǎn)換為弱電，控制照明設(shè)備.

因?yàn)橐刂频恼彰髟O(shè)備為強(qiáng)電設(shè)備，所以弱電控制需要相應(yīng)電路支持驅(qū)動(dòng)強(qiáng)電部分功能.硬件設(shè)計(jì)如圖3所示.驅(qū)動(dòng)電路選擇ULN2803達(dá)林頓晶體管陣列，它包含8個(gè)NPN達(dá)林頓管，高度耐壓.CC2530輸出信號(hào)，將信號(hào)傳遞到ULN2803，經(jīng)過驅(qū)動(dòng)放大，選擇指定電路輸出，ULN2803、繼電器、照明設(shè)備連接成一個(gè)回路.繼電器根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路輸出信號(hào)開合，從而達(dá)到控制所連接的照明設(shè)備的目的.由于達(dá)林頓晶體管陣列包含8個(gè)NPN達(dá)林頓管，所以一個(gè)照明控制設(shè)備可以同時(shí)控制8個(gè)照明設(shè)備，完全可以滿足系統(tǒng)需求.所有需要無線控制的照明設(shè)備的插頭連接在強(qiáng)電電路中，由此形成的照明控制節(jié)點(diǎn)可以分布于居室各處.

圖3 照明模塊驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

1.2.2 環(huán)境監(jiān)測(cè)功能模塊設(shè)計(jì)

智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)所當(dāng)然主要是居室，相應(yīng)的，其所監(jiān)測(cè)的環(huán)境即為日常的居室環(huán)境.所需的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)包括溫度、亮度、濕度、煤氣濃度、煙霧濃度等.雖然所需監(jiān)測(cè)的室內(nèi)環(huán)境的參數(shù)種類較多，但是設(shè)計(jì)原理一樣.這里僅針對(duì)幾個(gè)比較典型的參數(shù)，如溫度、濕度、亮度等，探討一下環(huán)境監(jiān)測(cè)功能模塊的設(shè)計(jì).

為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，我們選擇采用DHT11來檢測(cè)系統(tǒng)中的溫濕度參數(shù).DHT11能夠同時(shí)采集溫度及濕度兩種參數(shù)，其內(nèi)部包含NTC測(cè)溫元件以及電阻式測(cè)溫元件.DHT11采用溫濕度傳感技術(shù)以及數(shù)字信息采集技術(shù)，對(duì)溫濕度參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集.其具有高可靠性、高穩(wěn)定性以及功耗低、體積小等特點(diǎn).傳感器采集數(shù)據(jù)，輸出為單線制串口，4針單排封裝，體積小，方便安裝［6］.DHT11與CC2530連接，作為溫濕度采集節(jié)點(diǎn)，按一定的密度，安放在室內(nèi)各處，以方便進(jìn)行信息采集.

1.2.3 醫(yī)保監(jiān)護(hù)功能模塊設(shè)計(jì)

醫(yī)保監(jiān)護(hù)功能模塊為用戶提供生理參數(shù)監(jiān)測(cè)服務(wù).將可穿戴設(shè)備置于用戶身上，采集用戶的呼吸、脈搏、體溫等生理參數(shù).此功能主要為老人或者殘障人士設(shè)計(jì)，普通用戶同樣適用，旨在監(jiān)測(cè)生理信息，以方便診斷以及后期使用.同時(shí)，該模塊具有越限報(bào)警功能.生理參數(shù)采集網(wǎng)絡(luò)模擬設(shè)計(jì)如圖4所示.

圖4 生理參數(shù)監(jiān)護(hù)功能模擬設(shè)計(jì)

傳感器節(jié)點(diǎn)利用人體胸腔阻抗的變化，對(duì)人體呼吸參數(shù)進(jìn)行采集.人體胸腔相當(dāng)于一個(gè)容積可變的導(dǎo)體，高頻電流通過時(shí)，胸腔阻抗的變化會(huì)引起電阻的變化.呼吸會(huì)引起胸腔體積變化，胸部的阻抗也會(huì)隨之變化.通過檢測(cè)胸部電壓變化，可以監(jiān)測(cè)人體呼吸的情況.本系統(tǒng)選用的是GXF－4型胸腹部呼吸傳感器，其具有靈敏度高、功耗低、方便佩戴等特點(diǎn)［7］.

脈搏傳感器選用HK－2000A型，其采用高集成化工藝制成，具有抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、過載能力大、一致性好等特點(diǎn)，并且使用壽命長(zhǎng)［8］.因?yàn)閮?nèi)部集成了調(diào)理電路，所以不需要加設(shè)濾波電路，系統(tǒng)可以完成對(duì)脈搏數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集.模擬信號(hào)輸出與脈搏信號(hào)輸出同步，并且設(shè)有門限值，當(dāng)用戶每分鐘的心跳數(shù)大于130或者小于45時(shí)，上位機(jī)會(huì)發(fā)出警示信號(hào).

用于體溫檢測(cè)的傳感器選用的是DS18B20，將其改裝成探頭式，并利用穿戴式設(shè)備，置于病人的腋下.體溫監(jiān)測(cè)同樣設(shè)有門限報(bào)警值，當(dāng)體溫高于37.8攝氏度或者低于34.0攝氏度時(shí)，系統(tǒng)會(huì)向上位機(jī)報(bào)警，提醒病人注意.但體溫異常也可能源于設(shè)備佩戴方面的問題.

1.2.4 安防功能模塊設(shè)計(jì)

利用紅外感應(yīng)技術(shù)進(jìn)行安全監(jiān)測(cè).將紅外線感應(yīng)裝置安放在室外窗口以及出口處，用以監(jiān)測(cè)是否有人在門外或者窗前走動(dòng).當(dāng)有人靠近時(shí)，其身體所散發(fā)的熱量信號(hào)會(huì)被紅外線采集器收集，紅外線輻射信號(hào)會(huì)被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，系統(tǒng)將放大后的數(shù)字信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)，讓其知曉［9］.因?yàn)闄z測(cè)到的紅外線輻射信號(hào)經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后，電壓很低，所以需要信號(hào)放大電路對(duì)該信號(hào)進(jìn)行兩次放大.具體放大電路如圖5所示.

圖5 紅外檢測(cè)信號(hào)放大電路

2 軟件開發(fā)環(huán)境

選用IAR Embedded Workbench for MSP430 V4開發(fā)平臺(tái)以及TI公司提供的Z－Stack－CC2530協(xié)議棧開發(fā)HEX文件，正確配置文件載入硬件系統(tǒng)，完成無線數(shù)據(jù)傳輸.這里需要注意的是，僅僅依靠IAR軟件并不能夠完成對(duì)ZigBee通信程序的開發(fā)，需要同時(shí)配置TI協(xié)議棧開發(fā)軟件Z－Stack－CC2530，此軟件的主要功能就是ZigBee協(xié)議棧的開發(fā).

2.1 信息節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

在硬件設(shè)計(jì)中，所有節(jié)點(diǎn)按照功能被分為四大類：照明設(shè)備控制、環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)、醫(yī)保生理參數(shù)監(jiān)護(hù)、安防警示.如果按照信息流向來劃分，所有節(jié)點(diǎn)就可以分為采集節(jié)點(diǎn)以及控制節(jié)點(diǎn)兩大類.其中，信息采集節(jié)點(diǎn)主要為傳感器節(jié)點(diǎn).傳感器采集外界環(huán)境中的物理信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，并上傳至上位機(jī).而控制節(jié)點(diǎn)主要為目的節(jié)點(diǎn).由主機(jī)發(fā)送控制命令至目的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)執(zhí)行命令.目的節(jié)點(diǎn)包括所有照明控制節(jié)點(diǎn).照明控制節(jié)點(diǎn)由市電供電，因此其為不移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，作為具有路由功能的節(jié)點(diǎn)存在，方便其他節(jié)點(diǎn)快速尋址.

信息采集節(jié)點(diǎn)將采集的物理信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，傳輸給協(xié)調(diào)器甚至上位機(jī)［10］.那么，其所涉及的數(shù)據(jù)傳輸包含數(shù)據(jù)的封裝以及拆包.這里以溫濕度傳感器DHT11為例，介紹數(shù)據(jù)幀格式.數(shù)據(jù)包采用長(zhǎng)數(shù)據(jù)幀形式，具體格式見表1.溫濕度的數(shù)據(jù)格式以及精度以DHT11數(shù)據(jù)輸出為準(zhǔn).

表1 DHT11數(shù)據(jù)包格式

在控制節(jié)點(diǎn)初始化后，搜索查找協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，請(qǐng)求加入網(wǎng)絡(luò).加入網(wǎng)絡(luò)后，便進(jìn)入休眠狀態(tài)，等待控制信號(hào).收到協(xié)調(diào)器控制信號(hào)后，執(zhí)行指令.指令執(zhí)行完后，再次進(jìn)入等待狀態(tài)，等待接收新的指令.

2.2 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

作為網(wǎng)絡(luò)核心的協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，為所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分配地址，是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的中心.數(shù)據(jù)流都會(huì)經(jīng)過協(xié)調(diào)器輸出：采集信息由終端節(jié)點(diǎn)傳輸回來，并轉(zhuǎn)發(fā)上傳至上位機(jī)；控制信息由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行命令.協(xié)調(diào)器在網(wǎng)絡(luò)工作過程中，需要完成很多任務(wù).這些任務(wù)包括：

1）上電后，對(duì)協(xié)議棧各層進(jìn)行配置，初始化應(yīng)用對(duì)象；

2）建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并分配網(wǎng)絡(luò)地址；

3）利用串口，與上位機(jī)通信；

4）與ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)點(diǎn)通信，完成數(shù)據(jù)的傳輸.

協(xié)調(diào)器上電后，調(diào)用函數(shù)SampleApp＿Init（），隨后，建立ZigBee網(wǎng)絡(luò).若建立網(wǎng)絡(luò)失敗，則要不斷對(duì)協(xié)調(diào)器進(jìn)行初始化.初始化完成后，為自己安排短地址0x0000配置，然后監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀態(tài).如果沒有收到節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求，則要繼續(xù)保持網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視狀態(tài).收到節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求后，先判斷短地址是否夠分配.夠的話，則進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)地址分配，并將信息記錄下來.網(wǎng)絡(luò)地址分配后，節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)繼續(xù)保持等待監(jiān)視狀態(tài).按鍵控制變量則以中斷形式發(fā)送給協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)信息，通過路由尋址，找到目的節(jié)點(diǎn)，將控制指令傳遞給目的節(jié)點(diǎn).協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件流程設(shè)計(jì)如圖6所示.

圖6 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)軟件流程設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)還有與上位機(jī)進(jìn)行串口通信的任務(wù).CC2530內(nèi)部包含兩個(gè)串行通信接口USART0以及USART1.系統(tǒng)采用UART模式，并將波特率設(shè)置為57600.串口設(shè)置如下：

PERCFG＝0x00； //配置 USART0，p0.2 為 RXS，p0.3 為 TXD

P0SEL＝0x3C； //初始化 USART0，p0.2、p0.3 為外部設(shè)備 I/O 口

U0CSR｜＝0x80； //異步通信

U0BAUD｜＝216；

U0GCR｜＝10； //波特率設(shè)置

U0UCR｜＝StopBitsParity； //停止位及奇偶校驗(yàn)設(shè)置

CC2530首先向上位機(jī)發(fā)送握手信號(hào)00H.上位機(jī)收到后，回復(fù)應(yīng)答信號(hào)FFH.CC2530收到應(yīng)答信號(hào)，表示通信已建立.CC2530傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，一個(gè)字節(jié)包括1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)奇偶校驗(yàn)位以及1個(gè)停止位.

3 性能測(cè)試及系統(tǒng)仿真

3.1 通信協(xié)議優(yōu)化性能測(cè)試

先后將Cluster－Tree算法、AODVjr路由算法、Tree－AODVjr算法以及片選改進(jìn)算法下載至ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中.將那些運(yùn)行不同算法的節(jié)點(diǎn)置于同一環(huán)境中，并傳送相同數(shù)據(jù).算法系統(tǒng)正常工作后，測(cè)試不同算法下的工作電流，對(duì)每種條件下的電流均測(cè)試30次，并記錄下來，取平均值.相同條件下所測(cè)電流數(shù)據(jù)見表2.

表2 算法優(yōu)化功耗數(shù)據(jù)對(duì)比

市面上所售7號(hào)干電池的電量大約為800～1200mAh，折中，取干電池電量為1000mAh，那么兩節(jié)干電池的電量可支持節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的優(yōu)化算法持續(xù)滿負(fù)荷工作將近100小時(shí)，比其他算法多出將近10個(gè)小時(shí).續(xù)航時(shí)間見表2.系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間沒有接收到工作指令的情況下，會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài).此狀態(tài)下系統(tǒng)的功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作能耗，因此正常使用周期能夠達(dá)到半年以上.而優(yōu)化算法能在此基礎(chǔ)上多工作數(shù)月以上.

3.2 系統(tǒng)功能仿真

3.2.1 照明功能測(cè)試

系統(tǒng)搭建完成后，通過遙控器選擇需要控制的節(jié)點(diǎn)并發(fā)送控制信息.目的照明節(jié)點(diǎn)接收到控制信息后，即可通過閉合或斷開繼電器，控制連接的照明設(shè)備.照明設(shè)備以及照明控制節(jié)點(diǎn)都由220V市電供應(yīng)電源.

照明功能運(yùn)行效果如圖7所示.圖中，左側(cè)設(shè)備為遙控器.測(cè)試時(shí)，按下遙控器上相關(guān)的按鍵，若中間控制節(jié)點(diǎn)上相應(yīng)的繼電器立刻發(fā)出“啪”的聲響，即說明繼電器閉合，右邊所連接的照明設(shè)備會(huì)立即被點(diǎn)亮.其原因是，被控節(jié)點(diǎn)接收到相應(yīng)的控制信號(hào)后，利用驅(qū)動(dòng)電路閉合繼電器，使得照明強(qiáng)電回路導(dǎo)通，從而點(diǎn)亮了相應(yīng)的照明設(shè)備.繼電器電路中還設(shè)置有LED燈指示功能［11］.

圖7 照明功能測(cè)試圖

3.2.2 信息采集節(jié)點(diǎn)功能測(cè)試

環(huán)境監(jiān)測(cè)功能以及醫(yī)保監(jiān)護(hù)功能同屬信息采集節(jié)點(diǎn)的功能.終端參數(shù)采集節(jié)點(diǎn)上相應(yīng)的傳感器所采集的目標(biāo)物理參數(shù)有這樣幾項(xiàng)：室內(nèi)外溫濕度，穿戴者身體的溫度、脈搏等.傳感器將得到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，發(fā)送回協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，并上傳至上位機(jī).如圖8所示，協(xié)調(diào)器會(huì)將接收到的信息通過串口傳送至上位機(jī)，并在PC端的調(diào)試軟件中顯示出來.

圖8 生理參數(shù)采集數(shù)據(jù)顯示

3.2.3 安防功能測(cè)試

系統(tǒng)安防功能，即利用紅外線檢測(cè)窗戶外是否有人走動(dòng).由于一次性經(jīng)過與在窗口徘徊有所區(qū)別，因此數(shù)據(jù)采集的時(shí)間需要達(dá)到一定的長(zhǎng)度，這樣才會(huì)通知協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)［12］.系統(tǒng)將這一時(shí)長(zhǎng)設(shè)置為10s.另外，紅外線監(jiān)測(cè)裝置需要安裝在有一定高度的地方，因?yàn)橐乐剐?dòng)物如老鼠、小貓等長(zhǎng)時(shí)間逗留從而產(chǎn)生錯(cuò)誤信號(hào).協(xié)調(diào)器接收到警報(bào)信號(hào)后，會(huì)打開信號(hào)指示燈，顯示警示狀態(tài).

LED燈警示效果如圖9所示.若穩(wěn)定熱源逗留時(shí)間超過10秒，藍(lán)色LED警示燈No.1就會(huì)被點(diǎn)亮.經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)遇到單次經(jīng)過的人時(shí)，不會(huì)發(fā)出警示信號(hào)；若窗口行人逗留時(shí)間超過10秒，系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出信號(hào)，并由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)顯示出來.

圖9 安防LED警示燈效果示意圖

4 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)智能家居系統(tǒng)，并搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)，驗(yàn)證其性能，測(cè)試其功能的完善性.首先，對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的硬件進(jìn)行調(diào)試，保證協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)能夠?qū)?shù)據(jù)通過串口傳輸至上位機(jī)，通信節(jié)點(diǎn)間通信工作正常、穩(wěn)定.經(jīng)過測(cè)試得知，改善的路由協(xié)議不僅能夠滿足系統(tǒng)正常運(yùn)作需要，而且達(dá)到了降低系統(tǒng)工作功耗的目的.與此同時(shí)，測(cè)試系統(tǒng)也完成了四大類功能的測(cè)試，結(jié)果顯示，各功能模塊運(yùn)行正常，并且工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠.

本文優(yōu)化了ZigBee路由協(xié)議算法.而且利用ZigBee無線傳輸技術(shù)，搭建了一個(gè)智能家居系統(tǒng).通過驗(yàn)證得知，該系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好、功能可靠.筆者認(rèn)為，在此基礎(chǔ)上所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，其整體功能還有完善的空間.例如，所采集的數(shù)據(jù)在上位機(jī)上的顯示以及控制功能，我們可以利用Windows軟件，開發(fā)出更加友好的操作界面，來完成這些任務(wù).另外，系統(tǒng)需要智能手機(jī)的加入.可以集成加入藍(lán)牙傳輸技術(shù)，將ZigBee匯總的信息通過藍(lán)牙傳輸技術(shù)發(fā)送給手機(jī)，在手機(jī)上顯示出來.