1、基于ZigBee技术的智能家居安全监控系统设计基于ZigBee技术的智能家居安全监控系统设计摘要 ZigBee是一种新兴的短距离无线通信技术,为实现对家庭安全的实时监控，提出了智能家居远程安全监控系统设计方案。系统基于ZigBee技术和GSM/GPRS网络进行设计，能够通过彩信和短信发出监控图像和报警信息，接收远程指令；同时引入了多种传感器，实现了对家用电器的远程控制，实现了智能家居远程监控。重点阐述了系统的硬件、软件设计以及系统的性能测试，实现了多个监控装置的无线联网。实验结果表明，所设计的系统能够实现安全、便捷的智能家居远程监控，并具有较高的可用性和可靠性,验证了ZigBee技术应用于低速
2、个域网具有低功耗、可扩展性以及较高的实用性等特点。 关键词：智能家居； 无线网络； ZigBee；【Abstract】ZigBee is a new kind of short distance wireless communication technology,To realize the real-time monitoring of family security, and put forward the intelligent household remote security monitoring system design scheme. System based on ZigBe
3、e technology and GSM/GPRS network design, can through the MMS and SMS send monitoring image and alarm information, receiving remote instruction; At the same time introduced a variety of sensors, realize the household appliances remote control, realize the intelligent household remote monitoring. Ela
4、borated the system hardware, software design and system performance test, and realize multiple monitor wireless networking. The experimental results show that the designed system can realize the safe, convenient intelligent household remote monitoring, and has high availability and reliability. 【Key
5、words】: smart home; Wireless network; ZigBee;目录1 绪论11.1 引言11.2 报警器发展现状11.3 课题的主要内容现实意义12 系统总体方案设计32.1 总体方案设计32.2 系统工作原理33 器件选择及简介53.1 热释电红外线传感器及其基本原理53.2 微波探测器63.3 AT89S51单片机概述73.3.1 AT89S51单片机功能特性83.3.2 AT89S51单片机的管脚说明84 具体电路模块设计104.1 防盗探测器电路设计104.1.1 热释电红外传感器电路设计104.1.2 微波探测器电路设计114.2 放大电路设计114.3
6、时钟电路设计124.4 复位电路设计124.5 报警电路设计134.5.1 LED发光报警电路设计134.5.2 扬声器报警电路设计135 报警器软件设计145.1 主程序工作流程图145.2 中断服务流程图146 软件仿真16结论23致谢24参考文献25附录26附录1 proteus仿真图26附录2 源程序271. 绪论1.1 引言智能家居又称智能住宅，正朝着具备无线远程控制、多媒体控制、高速数据传输等功能的方向发展，其关键技术为兼容性强的家庭控制器和满足信息传输需要的家庭网络。目前，传输网络多采用综合布线技术，限制了系统的应用场所，而且费用较高。采用无线方式构建灵活便捷的智能家居安全监控系
7、统，成为当前的研究热点。目前，应用于智能家居的无线通信技术主要包括： Ir2DA红外线技术、蓝牙技术和ZigBee技术等。IrDA属于短距离、点对点的半双工通信方式，使用不便且失误率高，不适用于家庭的组网方式；蓝牙技术则因为网络容量有限，成本较高，不适于节点较多的家居网络应用。本研究通过采用传输范围适中、安全可靠、网络容量较大的ZigBee技术，设计智能家居远程安全监控系统。1.2 智能家居系统的国内外研究现状121智能家居系统的国外研究现状自从世界上第一幢智能建筑在美国出现后，国外的智能家居已经获得了长足的发展。一些知名企业如IBM、CISCO、Siemens、Samsung、Microso
8、it、Sony、Panasonic很早就投身到这一领域，最初他们的产品种类繁多，各自采用的技术标准也不尽相同。发展至今，已经形成了比较统一的通信协议标准，这些协议标准在国际智能家居和家庭网络中占据主导地位。国外目前比较流行的智能家居品牌有：AMX、Crestron、ELAN、HAI(美国海益)【l】以及已经打入中国市场的Honeywell(霍尼韦尔)、LG。国外这些智能家居品牌主要采用的通信协议标准有：1)LonWorks协议LonWorks协议是由美国Echelon公司与Motorola和东芝公司共同倡导的，于1990年正式公布而形成的。它采用了ISOOSI模型的全部七层通行协议，采用了面向
9、对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置，其通信速率从300bs至15Mbs不等，直接通信距离可达2700m，支持多种通信介质。其最大特点是在总线上挂接具有神经元(Neuron)芯片的控制节点，而这些芯片内已经固化有标准的网络通信协议、内嵌式网络操作系统和运作的时间数据库。可以说LonWorks协议最大的应用领域就是在楼宇自动化方面，它包括建筑物监控系统的几乎所有领域，即能源管理、消防、救生、供暖通风、测量、安保等。LonWorks协议中的介质访问控制层，即ISOOSI模型中的第1、2层，已经被接纳为建筑自动化控制网络(BACnet)的标准，同时也被美国国家标准协会(ANSI)
10、制定的有关标准所采纳。2)CEBus协议CEBus(ConsumerElectroniCS Bus，消费电子总线)是美国于1984年4月开始组织开发的一种智能家庭网络系统的标准，经过多年研究，于1992年正式推出，并正式命名为CEBus。CEBus采用的传输介质可以是多种多样的：电力线、双绞线等。它在电力线载波模式工作时最具有优势。CEBus协议是一种开放式标准，在通信协议上遵循ISOOSI七层协议框架。CEBUS省略了ISOOSI七层协议中的传输层(TransportLayer)、会话层(Session Layer)和表达层(PresentationLayer)，仅保留物理层(Physica
11、lLayer)、链路层(LinkLayer)、网络层(NetworkLayer)和应用层(ApplicationLayer)。CEBUS协议具有两个典型特点：一是，在介质访问控制子层(MAC)采用总线结构的CSMACDCR(Carrier-sensingMultipleAccesswithCollisionDetectionandcollisionresolution，即载波侦听多路访问冲突检测协调协议)，即一个网络节点在需要通过总线来发送数据时，它首先要检测总线上是否有数据在传输，只有确认总线上没有数据在传输时，它才向总线发送数据，以确保任何两个节点不会同时占用总线而产生冲突；二是CEBus
12、总线专门配置了专用的应用语言系统CAL(CommonApplication Language)，利用CAL系统可方便地对网络上的各种家电设备进行逻辑控制关系的设定，同时也可以以文件的模式来描述一个家电设备的功能。3)X-lO协议 X10协议是由美国RadioshareChain公司于1978年研制成功的，是国际通用的智能家居电力载波协议。目前己广泛应用于家庭安全监控、家用电器控制和住宅仪表数字读取等方面。它是以50Hz或(60Hz)为载波，再以120KHz的脉冲为调变波，发展出来的数位控制技术，并采用电力线为连接介质对电子设备进行远程控制的通信协议。X10的兼容产品可以通过电力线互相通讯，不需
13、要重新铺设控制线路，电力线在提供电流的同时又可以像网线一样传送控制指令，从而实现网络化的控制。 国外厂家大多数都是专业生产家庭智能化设备的，历史悠久，产品的可靠性以及性能都经历了验证。国外的智能家居产品比较注重家庭内部功能的实现，不足之处在于其价格比较高和联网的能力方面比较差。122智能家居系统的国内研究现状 我国在智能家居研究领域起步较晚。最初，国内较有实力的家电厂商涉足了这一领域，比如，康佳、创维、厦华、美的、春兰等推出了系统改进的信息家电，为智能家居的实施提供了功能终端设备；然后到了1999年3月10日，微软的比尔盖茨的深圳之行又推出了“维纳斯计划，使国内的IT厂家对智能家居有了更加清晰
14、的认识，他们将研究注意力主要集中在系统构成上，从而从根本上解决了目前智能家居存在的弊端和问题；目前，智能家居在国内的发展已全面展开，不论是技术还是市场方面都出现了可喜的局面。2008年12月4日，由千家网、千家品牌实验室共同主办的第九届中国国际建筑智能化峰会上，揭晓了“2008年中国智能家居十大品牌，其中，中国国内的品牌有：上海索博、广州安居宝、青岛海尔、天津瑞朗、深圳波创、深圳普力特、上海慧居、深圳松本先天下、厦门振威安全。就智能家居解决方案而言，主要的困难就是系统通信，而最核心的问题还是通信协议的选择。上述中国智能家居十大品牌以及其它一些厂商的解决方案中，除了引进国外主流的一些通信协议外，
15、还采取以下几种系统通信方案：1)荷兰PLCBUS技术上海索博就采用的是PLCBUS技术。PLCBUS技术是一种高稳定性及较高性价比的双向电力线通信总线技术，它主要利用已有的电力线来实现对灯光、家用电器及办公设备的智能控制。PLCBUS系统主要由三部分组成，即发射器、接收器和系统配套设备。发射器主要作用是通过电力线发射PLC-BUS控制信号给接收器，通过对接收器的控制，从而达到间接控制灯及电器设备的目的；接收器主要作用是接收来自电力线的PLCBUS控制信号，并执行相关控制命令，从而达到灯及电器控制的目的；系统配套设备主要是为了配合发射器及接收器设备，辅助实现控制目的，例如：三相耦合器、信号转换器、信号强度分析仪、吸波器等。PLCBUS技术的解决方案包括如下领域的应用：灯光控制，电器控制，HVAC控制以及网络与电器设备间的通信。2)HBus总线协议深圳普利特智能家居系统采用的就是HBus总线。HBus分布式总线是一种适合于中国家庭自动化及小型工业控制环境的简单、可靠、易用而又低成本的新型现场总线控制系统，可实现家庭电
