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1、摘 要随着国民经济和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，人们对室内环境的规定也越来越高。现代无线通讯技术是将来网络媒体发展的趋势，是目前发展竞相开发的热点，提出了Zigbee技术与GPRS的无线技术来完毕对室内环境的监测，该系统所有采用无线通信技术来完毕，省去了重新布线的问题，并且把GPRS远程通信技术加入到室内环境中实现监测和报警功能，从而使顾客千里之外可以随时理解家中的状况提供一种解决措施。本文一方面分析了Zigbee技术的研究意义、应用前景以其优良的性能为众多的近距离无线通信应用领域提供了低成本、低功耗、高可靠性的解决方案。另一方面是GPR
2、S技术逐渐完善，它的覆盖区域也日益增大几乎可以分布到所有人类居住的地方，并且具有维护费用比较低，安装以便，易于实现远程数据的采集和设备的控制。本设计采用Zigbee构成的无线传感器网络的和GPRS无线通信技术构成的大范畴远程数据采集系统，结合各类传感器对居室环境中多路状态（如火警、气体浓度、非法入侵等）进行监测和预警，一旦浮现警情可通过GPRS系统向顾客的手机实时发送短消息，重要完毕了采用GPRS无线通信模块与新一代无线网络技术Zigbee相结合，实现了通过手机短信对室内环境进行监测与报警的系统。核心词：Zigbee技术、GPRS技术、监测、报警AbstractFor the automati
3、c, real-time monitoring the state of the environment, the Zigbee wireless sensor network technology has been widely used because of its reliable technology, low power consumption, low cost, short development cycle. This paper will combine the wireless sensor network technology and GPRS network, real
4、ized the remote monitoring of home appliances and security equipment to send text messages by mobile phone, using CC2430 and single chip microcomputer users home security monitoring system of main body in any place of household equipment and safety to observe. The system has the advantages of simple
5、 structure, safe and reliable, cost-effective, have broad application prospects.Family intelligent monitoring system based on GPRS and Zigbee technology to single family communication control unit, a main controller are installed in each household, and a plurality of connected with the home applianc
6、e division controller, the master and control bus type connection, home bus using Zigbee wireless communicationKeywords: wireless sensor network; wireless communication module; digital sensor; GPRS module目 录摘 要- 1 -ABSTRACT- 2 -目 录- 3 -第一章 绪 论- 5 -1.1 研究背景- 5 -1.2 系统的总体方案- 5 -1.3家庭网关- 7 -1.4 研究目的和意义
7、- 8 -1.5 课题的研究内容- 9 -1.6 本文重要工作及组织构造- 10 -第二章 核心技术和重要器件的简介- 10 -2.1 几种无线通信技术的对比- 11 -2.1.1 红外线技术- 11 -2.1.2家庭射频技术的Home RF- 11 -2.1.3蓝牙技术- 11 -2.1.4 几种无线通信原则的性能比较- 12 -2.1.5 GPRS网络总体构造- 12 -2.1.6GPRS合同- 13 -2.2 ZIGBEE无线技术- 15 -2.3 CC2430芯片的简介- 16 -2.4 常用传感器原理及应用- 16 -2.4.1 烟雾传感模块- 16 -2.4.2 微波红外双鉴传感器
8、- 17 -2.4.3 门磁开关传感器- 18 -2.4.4 温度传感器- 18 -第三章 智能监测报警系统硬件设计- 20 -3.1系统基本工作原理- 20 -3.2 系统硬件设计- 21 -3.2.2 MCU主控模块- 21 -3.2.4 入侵监测传感器的选择- 24 -第四章 智能监测报警系统软件设计- 26 -4.1系统的软件设计- 26 -4.2 系统软件调试- 28 -4.2.1 服务器监控界面的设计- 28 -结 论- 34 -致 谢- 35 -参 考 文 献- 36 -第一章 绪 论1.1 研究背景近年来，随着无线传感器网络技术的迅猛发展，以及人们对于环保和环境监控提出了更高规
9、定，越来越多的行业都致力于在环境监测系统中应用无线传感器网络的研究。通过在监测区域内布设大量的便宜微型传感器节点，经由无线通信方式形成一种多跳的网络系统，从而实现网络覆盖区域内感知对象信息的采集量化、解决融合和传播应用。与老式的环境监测手段相比，使用传感器网络进行环境监测有三个明显的优势：一是网络的自组性提供了便宜并且迅速部署网络的也许;二是现场采集的数据可通过中间节点进行（路由）传送，在不增长功耗和成本的前提下，可将系统监测容量提高一种数量级；三是网络的强健性、抗毁性满足了某些特定应用的需求。无线传感器网络技术是一项应用性非常强的技术，因此其在目前国内环境监测系统中的应用品有巨大的潜力。1.
10、2 系统的总体方案方案如图1.1所示。 无线通信模块 数字传感器 单片机ST89C52RCRS232 GPRS模块 （SIM卡） 图1.1 无线环境监测系统主节点构成本设计中各功能部分均采用目前应用性能较好的集成模块电路来实现，环境中各类状态，如温度、湿度、流量、光照、气体浓度、火警、异常侵入等参量的测量均采用数字式传感器或集成模块，这样既可以提高系统工作的稳定性，又可以使硬件电路设计得以简化，减小了系统的体积，从而提高了系统的现场应用性。系统主节点构成，可见在硬件构造上，任何子节点都可以通过与GPRS模块相连而变成主节点。为提高系统的可靠性以及减小设计、开发周期，本系统由一种主节点和多种子节
11、点构成，电路上均采用集成化设计。子节点负责采集环境参量，通过无线通信模块将数据以多跳方式逐级传递给主节点；主节点除具有基本的参量采集功能外，重要负责将汇集来的各子节点数据通过GPRS网络发送给顾客手机，课题所设计的智能监测报警系统的总体功能模块图如图1.2所示。图1.2 智能监测报警系统的功能模块图终端节点单元涉及如下两部分部件:射频收发模块、传感器或受控终端以及两者之间的接口控制模块。射频收发模块作为系统中各网络节点的通信接口，进行网络中各节点设备的网络无线连接和无线数据或指令的收发。系统的终端传感或受控单元，重要进行环境温度、湿度等多种数据的采集或者进行有人闯入或者有毒气体等意外劫难状况的
12、探测以及对多种网络家电的控制。这种监测功能需要通过接口控制模块来直接操作并完毕。1.3家庭网关家庭网关是一种简朴的、智能的、原则化的、灵活的数字家庭网络接口单元，它可以从不同的外部网络接受通讯信号，通过家庭网络传递信号给某个终端设备。从构造上看，家庭网关是家庭外部TCP/IP网络和局部家庭网络之间的连接点。因此，家庭网关应具有两个重要功能 ：（1）作为外部接入网(如Internet接入)连接到家庭内部，同步将家庭内部网络连接到外部的一种物理接口，家庭网关应能同步解决多种类型的接入网技术，即完毕不同网络间的合同转换和路由选择功能。合同转换，这一功能描述只是原理概念上的一种总体定位，实际设计和实现
13、时决不是将一种合同相应转换成另一种合同那么简朴。从信息流动和变换的观点来看，可以将家庭网关视为如图1.3所示模型。在图1.3中，有两条双向的信息流通过家庭网关，家庭网关在其中起着信息格式变换的作用。 TCP/IP网络 ZigBee无线网络家庭网关电源时钟显示部分按键STC89C52CPUInternet接口RAMFLASHUSBZigBee接口图1.3 家庭网关的构造图（2）使顾客可以获得多种服务(涉及既有的服务和将来也许浮现的服务)的平台。如远程通讯，远程教育、远程医疗、远程抄表、家电管理和集成、安全系统管理、家庭能源调节和管理、在线和电子公示等。同步，作为家庭与媒体的中心，实现音频和视频信
14、息的综合预解决等。如可视电话、视频传送和分派、虚拟VCR和视频点播、视频交互通讯、CD点唱机。老式的家庭网关多采用PC机模式，这样为了使网络可以正常运营，一方面要保证PC始终保持在开机状态并且稳定无端障，这样势必导致了整个网络的可靠性减少。为了避免系统对老式PC机的依赖问题，课题采用嵌入式技术设计家庭网关，设备通过嵌入式模块，直接接入Internet实现信息交互的过程。课题采用飞利浦的LPC2200系列ARM7嵌入式芯片设计网关。课题所设计家庭网关的构造图如图1.3所示。1.4 研究目的和意义在智能监测报警系统中，无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势。这不仅仅由于无线网络可以提供更大
15、的灵活性、流动性，省去了花在综合布线上的费用和精力，并且更符合家庭网络的通讯特点。同步随着无线网络技术的进一步发展，也必将大大增进智能化、网络化的进程。目前，无线网络技术重要可分为射频技术、IRDA红外线技术、IEEE80211b和IEEE80211a合同技术、Home RF合同、蓝牙技术、ZigBee技术。其中射频(RF)技术已很成熟。它的成本低廉，穿透性较好，但抗干扰能力差，安全性差，最致命的缺陷是它没有统一的原则，各公司的通信合同都不同样。红外IRDA技术也比较成熟，但必须直线视距连接，限制太大，并不适合我们一般意义上的家庭网络；IEEE8021l是IEEE最初制定的一种无线局域网原则，重要用于办公室局域网和校园网。由于它在速率和传播距离上都不能满足人们的需要，IEEE小组又相继推出了IEEE8021lb和IEEE8021la两
