基于ZigBee的红外入侵智能报警器设计与实现
摘要
红外入侵智能技术的快速发展带动了其应用领域的迅速扩大，然而红外入侵智能设备在实际应用中又收到了功耗、成本、传输距离及可靠性等方面的限制，这些问题在Zigbee红外入侵智能技术问世之后得到了很好的解决。本文主要论述了基于Zigbee技术的红外入侵智能温度、光照红外监控系统的设计与实现。
本文首先介绍了Zigbee红外入侵智能技术在国内外的研究现状饿，然后针对本系统的硬件电路设计、Zigbee和PC机软件系统设计实现以及系统的测试等方面展开论述。
在本系统的硬件设计中，芯片以及光敏电阻和温敏电阻作为Zigbee红外入侵智能射频模块和温度、光照传感模块，是系统硬件设计的核心。基于Zigbee技术的红外入侵智能温度、光照强度红外监控系统的硬件结构主要由三部分组成：发送端、接收上报端、PC机显示终端。其中发送端包含多个发送节点，每个节点均有一个处理芯片和两个传感电阻构成，是系统中的数据源；接收上报端只有一个芯片和一个MAX232串口转USB模块构成，用于组建一个Zigbee，接收端发送来的数据，并将数据传输到PC机显示设备中，是系统红外入侵智能的协调器：PC机显示系统由一台普通的PC机构成，将数据实时显示出来，并做最近历史数据绘图。
经过测试，其结果表面，该红外入侵智能温度、光照强度红外监控系统在实时性、准确性方面等都基本满足大部分使用要求。而且能够轻易的进行修改成其他传感器系统，证明Zigbee红外入侵智能技术有其明显的优点，市场前景广阔。
本文通过图形、图标和文字详细的介绍了本红外入侵智能温度、光照火灾监测系统设计与实现的。
关键词：Zigbee； 红外入侵智能；光敏电阻；温敏电阻；传感器；实时监控系统；
第一章 绪论 - 1 -
1 .1课题研究的背景 - 1 -
1.1.1 红外入侵智能传感器的研究进展 - 1 -
1.1.2 红外入侵智能传感器的组织结构 - 2 -
1.1.3 红外入侵智能传感器的特点 - 3 -
1.2 课题研究意义 - 4 -
1.3 本文的主要工作 - 5 -
第二章 ZIGBEE通信协议的说明 - 6 -
2.1 ZIGBEE 协议概述 - 6 -
2.2 ZIGBEE 设备类型及其拓扑结构 - 7 -
2.2.1 Zigbee 的设备类型 - 7 -
2.2.2 Zigbee 的拓扑结构 - 7 -
2.3 ZIGBEE 协议栈架构 - 9 -
2.3.1 Zigbee 物理层 - 9 -
2.3.3 Zigbee 层 - 11 -
2.3.4 Zigbee 应用层 - 13 -
2.4 ZIGBEE 的技术特点 - 14 -
2.5 ZIGBEE 的应用前景 - 15 -
2.6 本章小结 - 16 -
第三章 系统总体方案设计 - 17 -
3.1系统硬件设计 - 17 -
3.2系统软硬件结合部分 - 18 -
3.3系统硬件接口部分 - 18 -
3.4 本章小结 - 19 -
第四章 系统软件的设计 - 20 -
4.1接收端软件 - 20 -
4.1.1 接收端软件设计 - 20 -
4.1.2 初始化模块 - 22 -
4.2系统函数 - 25 -
4.2.1 系统接收处理函数 - 25 -
4.2.2 任务处理函数 - 25 -
4.2.3 按键子函数 - 27 -
4.2.4 发送函数 - 27 -
4.2.5 完成任务的添加 - 29 -
4.3传感节点 - 29 -
4.3.1传感节点的函数 - 29 -
4.3.2读取温度的函数 - 30 -
4.3.3读取光照的函数 - 32 -
4.4路由节点 - 32 -
4.4.1 路由节点接收结构体 - 32 -
4.4.2 接收函数 - 33 -
4.4.3 数据上报函数 - 33 -
4.5 数据采取该方式传输的优势 - 35 -
4.6 本章小结 - 35 -
第五章 红外监控系统的PC机软件设计 - 36 -
5.1软件环境及工程设置 - 36 -
5.1.1 软件环境的安装 - 36 -
5.1.2 工程设置 - 36 -
5.1.3 红外监控系统的PC机软件的系统框架 - 37 -
5.2QT部分 - 38 -
5.2.1 Qt实时数据监控软件 - 38 -
5.2.2串口部分详解 - 38 -
5.2.3节点部分的说明 - 40 -
5.2.4系统窗体的编写说明 - 42 -
5.2.5拓扑部分的编写方式 - 42 -
5.2.6 Qt实时监控部分程序总体说明 - 43 -
5.3 C#软件部分 - 44 -
5.3.1 C#曲线图绘制部分 - 44 -
5.3.2 C#操作Sqlite数据库 - 45 -
5.4本章小结 - 45 -
第六章 系统的调试总结与展望 - 46 -
6.1硬件调试 - 46 -
6.1.1 路由节点的基本状态和未匹配状态 - 46 -
6.1.2 路由节点的正常状态 - 47 -
6.2 PC机软件设计 - 48 -
6.2.1上位机接收软件的运行界面 - 48 -
6.2.2 C#运行的界面 - 48 -
6.3系统设计总结 - 49 -
6.4系统展望 - 49 -
致谢 -51-
参考文献 -52-
附录A原文部分 -53-
附录B译文部分 -58-
附录C图表目录 -62-
附录D程序主要源代码 -63-
参考文献
【1】 李文仲,段朝玉. 红外入侵智能单片机技术丛书Zigbee红外入侵智能技术入门与实战[M].北京航空航天 大学出版社,2008.
【2】 高守玮,吴灿阳.Zigbee技术实践教程:基于CC2430/31的红外入侵智能传感器解决方案(附盘)[M][CD].北京航空航天大学出版社,2009.
【3】 吕治安.Zigbee原理与应用开发[M].北京航空航天大学出版社,2008.
【4】 金纯,罗祖秋,罗凤.Zigbee技术基础及案例分析[M].国防工业,2008.
【5】 Shahin Farahani.Zigbee Wireless Networks and Transceivers[M].2008.
【6】 李文仲,段朝玉等.红外入侵智能单片机技术丛书•CC1110/CC2510红外入侵智能单片机和红外入侵智能自组织入门与实战[M].北京航空航天大学出版社,2008.
【7】 李文仲等.Zigbee2006红外入侵智能与红外入侵智能定位实战 [M]. 北京航空航天大学出版社,2008.
【8】 李文仲.Zigbee技术与应用——CC2430设计、开发与实践 [M]. 国防工业出版社,2010.
【9】 张少军.红外入侵智能传感器技术及应用[M].中国电力出版社,2010.
【10】 阳宪惠.现场总线技术及其应用(第2版)[M]. 清华大学出版社,2008.
【11】 瞿雷,刘盛德,胡咸斌.ZigbeeE技术及应用[M].北京航空航天大学出版社,2007.
【12】 郎为民.大话物联网[M].人民邮电出版,2011.
【13】 张春红等.物联网技术与应用[M]. 人民邮电出版,2011.
【14】 (加)布兰切特, (英) 萨默菲尔德.C++ GUI QT4编程[M].电子工业出版社,2008
【15】 丁林松,黄丽琴.QT4图形设计与嵌入式开发[M].人民邮电出版社,2009.
【16】 XTEAM软件技术有限公司.QT程序设计[M].清华大学出版社,2002.
【17】 http://www.microsoft.com/zh/cn/ [OL]
【18】 http://qt.nokia.com/ [OL]
【19】 http://www.ti.com/ [OL]
【20】 http://user.qzone.qq.com/362783516 [OL]
