ZigBee在智能家居无线数传中的实现.doc

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1、ZigBee在智能家居无线数传中的实现　　ZigBee技术是一种最新兴起的功耗较低、数据传输速率低、传输距离短、低成本、复杂度低的无线网络技术，IEEE80211514是它的基础标准，这是IEEE无线个人区域网PAN（PersonalAreaNetwork）工作组的一项标准。伴随着MEMS技术和无线通讯技术、传感器技术的飞速发展，无线传感器网络在工业控制、军事生产、生活、医疗、教育科研中有了更广泛的应用。为此，论述了在智能家居中一种架构于CC2430芯片基础上面的无线数据传输模块的设计方法。　　　　1　ZigBee技术及其优势　　ZigBee技术是一种新兴的无线网络技术，

2、具备了IEEE80211514强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格；并增加了逻辑网络层、网络安全层和应用层。ZigBee的主要应用领域包括无线数据采集、无线工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制、远程网络控制等场合，其技术的主要优点：①数据传输速率低；②功耗低；③通信可靠性高；④时延短；⑤网络容量大；⑥数据的安全性高。　　由于无线传感器网络本身要求节点密集、节能、方便路由等技术特点，可以看出应用ZigBee技术作无线传感器网络节点的无线通讯是可行的。　　　　2　CC2430芯片简介　　CC2430是芯片巨人TI公司收

3、购无线单片机公司CHIPCON后推出的全新概念新一代ZigBee无线单片机系列芯片。CC2430芯片延用了以往CC2420芯片的架构，在CC2420的基础上绑定了ZigBee协议栈，具有128KB可编程闪存和8KB的RAM和其他一些功能，适用于IEEE80211514和ZigBee应用。在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27mA或25mA.CC2430芯片的主要特点如下：　　①较宽的电压范围（210～316V）；　　②优良的无线接收灵敏度和强大的抗干扰性；在休眠模式时仅019μA的流耗，外部中断或RTC能唤醒系统；在待机模式时少于016μA的流耗，外部中断能唤醒系统；硬

4、件支持CSMA/CA功能；　　③4种可编程功耗模式；可编程的看门狗定时器；上电复位功能；支持硬件调试功能；　　④8KB的SRAM，其中4KB可在所有功耗模式下保持数据；兼容RoHS的7&TImes;7mmQLP封装；　　⑤32MHz单指令周期低功耗的8051微控制器核；集成兼容IEEE80211514标准214GHz频段的RF无线电收发机；　　⑥集成了14位模数转换的ADC;集成AES安全协处理器；带有2个强大的、支持几组协议的USART，以及1个符合IEEE80211514规范的MAC计时器，1个常规的16位计时器和2个8位计时器。　　　　3　总体硬件设计　　智能家居安

5、防中的红外检测设计与实现主要要求检测屋里是否有人入侵，无论是潜伏里面的或是刚进入的，能把报警信息反馈到主人跟物管处，方便主人无论是白天或晚上外出，能知道家里情况。检测只能在屋里进行，排除屋外的检测，造成报警干扰。故检测部分选用红外，其优点为：　　①探测器只响应红外线，故白天、黑夜均可以工作；　　②能鉴别出运动的生物与其他非生物；　　③能以非接触形式检测出人体辐射的红外线，并将其转变为电压信号；　　④遇障碍物通讯中断。　　其中无线传感器网络的节点通常由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和电源模块构成。处理器模块和无线通信模块采用CC2430芯片，大大地简化了射频电路的设计

6、。　　传感器模块采用集成红外线探测传感器PD632和微功率运算放大器HT9274集成电路。电源模块采用两节115V的5号电池供电。在设计中CC2430的引脚P115用于SCK，P111用于DATA输入，P112用于数据传送时亮灯显示。　　　　4　程序设计　　系统的软件架构由数据采集端软件和数据接收端的软件组成，都包含有发射程序和接收程序。其中都含有初始化的程序。其中初始化的程序主要是对单片机射频芯片SPI等进行初始化设置；发射程序将打包的数据包通过单片机的SPI接口送至射频发生模块输出；接收程序完成终端采集数据的接收并做出相应的处理。其中数据采集软件流程图如图1所示。在数

7、据采集和数据传输过程中，MCU微控制器首先初始化管理跟信道的选择，低功耗定时器运行准备接收信号，等待传感器请求信号，假如请求合法，则初始化采集数据，采集完毕后通过CC2430发送，完成数据采集功能。　　下面给出数据采集主程序。　　　　　　5　结语　　在总结归纳对芯片CC2430已有研究设计的基础上，阐述了基于CC2430的无线传感器网络节点硬件和软件的设计与实现。经实验测试，节点能够采集红外的检测数据并将采集的数据传回主机，实现智能家居中的红外报警信号的收发。本文的研究为进一步的安防系统设计提供了一种设计方案。　　通过努力，一