基于ZigBee家居環(huán)境的監測及控制

摘要：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )是大量靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。為了實(shí)現溫度實(shí)時(shí)監控及日光燈控制，設計了一種基于CC2430片內溫度傳感器的溫度監測及日光燈控制系統。實(shí)現利用片內溫度傳感器檢測環(huán)境溫度、節點(diǎn)溫度數據的發(fā)送、主節點(diǎn)對溫度數據的接收顯示及對日光燈開(kāi)關(guān)控制。
關(guān)鍵詞：ZigBee；802．15．4協(xié)議；溫度檢測

0 引言
近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)通信的成本越來(lái)越低，可靠性和傳輸速率越來(lái)越高，并且無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)不需要進(jìn)行復雜的布線(xiàn)，組網(wǎng)靈活，這些都為無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的廣泛應用創(chuàng )造了有利條件。
基于ZigBee的智能家居系統是對家居高度自動(dòng)化、智能化的要求提出的一種新的解決方案，主要通過(guò)計算機的上位機軟件采集室內環(huán)境參數，遠程控制各種家居電器，實(shí)現家居控制、環(huán)境參數檢測的完全自動(dòng)化、智能化。ZigBee采用IEEE 802．15．4標準，利用全球共用的2．4GHz公共頻率進(jìn)行無(wú)線(xiàn)測量和系統監控，具有明顯的低成本、低功耗、網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)多、傳輸距離遠等優(yōu)勢。目前，ZigBee技術(shù)已被視為替代有線(xiàn)監視和控制網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域最有前景的技術(shù)之一。設備以CC2430為控制核心單元，采集溫度和控制日光燈；利用串口通信，通過(guò)上位機VB界面程序來(lái)顯示采集到的溫度，發(fā)出控制日光燈的命令，完成相應的控制。

1 系統硬件設計
1．1 CC2430模塊設計
微處理器(MCU)是整個(gè)系統的核心，負責處理大量數據。由于工程的需要，MCU要具有低功耗的性能，因此，在本設計中選用具有強大數據處理能力和超低功耗的CC2430。CC2430是一款專(zhuān)用于IEEE 802．15．4和ZigBee協(xié)議通信的片上系統解決方案，集控制芯片與射頻模塊于一起的芯片。并且內部具有溫度感測功能。

1．2 USB轉串口電路設計
由終端節點(diǎn)采集到的溫度數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式傳到Switch節點(diǎn)，Switch節點(diǎn)需要將溫度數據傳送到PC機，采用USB轉串口電路，可以通過(guò)USB總線(xiàn)傳輸RS-232數據，在這種情況下，PC端的VB軟件依然是針對RS232串行端口(COM PORT)編程的，外設也是以RS232為數據通信通道，但從PC到外設之間的物理連接卻是USB總線(xiàn)，其上的數據通信也是USB數據格式。串行通信接口電路如圖2所示。

其中CH340是一個(gè)USB總線(xiàn)的轉接芯片，實(shí)現USB轉串口、USB轉打印口。
1．3 繼電器控制電路
利用CC2430的I／O口來(lái)控制日光燈的開(kāi)關(guān)，繼電器控制電路如圖3所示。