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《基于ZigBee與ARM的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、基于ZigBee與ARM的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[導讀]摘要：針對有線組網(wǎng)方式布線復雜、維護困難的問題，提出了一種基于ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)和嵌入式Web服務(wù)器，對家庭環(huán)境進行遠程監(jiān)控的實現(xiàn)方法。采用溫濕度傳感器DHT11實現(xiàn)溫濕度的采集，煙霧傳感器MQ2監(jiān)測廚房煙霧濃度摘要：針對有線組網(wǎng)方式布線復雜、維護困難的問題，提出了一種基于ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)和嵌入式Web服務(wù)器，對家庭環(huán)境進行遠程監(jiān)控的實現(xiàn)方法。采用溫濕度傳感器DHT11實現(xiàn)溫濕度的采集，煙霧傳感器MQ2監(jiān)測廚房煙霧濃度是否超標，人體紅外感應(yīng)模塊實現(xiàn)家庭安防。并
2、且通過紅外技術(shù)控制空調(diào)和加濕器或熱水器的打開或關(guān)閉，從而實現(xiàn)對溫度和濕度的調(diào)節(jié)，對熱水器的遠程控制。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)體積小、功耗低、運行穩(wěn)定，具有一定的實際意義。在炎熱的夏季，下班回家后才把空調(diào)打開，卻還是很熱;想洗熱水澡，發(fā)現(xiàn)熱水器還沒有加熱;有急事需要出門，結(jié)果忘記關(guān)閉空調(diào)。為了解決上述問題，急需要一套對家電的遠程控制系統(tǒng)。于是，本文將ZigBee技術(shù)結(jié)合嵌入式Web服務(wù)器，實現(xiàn)了一種對家庭溫濕度等環(huán)境因素的遠程監(jiān)控，讓人們的生活更加方便、舒適。1系統(tǒng)概述本設(shè)計需要在家庭內(nèi)部建立網(wǎng)路，將各種電器、傳感器納入其中，以實現(xiàn)集
3、中管理。家用電器位置容易改變，數(shù)量也容易變化，相對距離較短;ZigBee技術(shù)是一種符合國際標準的新型短距離無線通信技術(shù)，具有低功耗、低成本、容量大、安全性高、抗干擾性強等優(yōu)點;文中應(yīng)用ZigBee技術(shù)組建家庭無線網(wǎng)絡(luò)，接線簡單，性能穩(wěn)定可靠，功耗低，實時性好。嵌入式Web服務(wù)器實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的連接。由于HTML語言的標準統(tǒng)一性，只要該嵌入式Web服務(wù)器接入Internet，就可以使用任意一種接入Internet的Web瀏覽器接收和發(fā)送信息，實現(xiàn)對家庭網(wǎng)絡(luò)中傳感器數(shù)據(jù)的顯示，對家用電器的控制。本設(shè)計的總體框架如圖1所示，Z
4、igBee網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器和終端節(jié)點。協(xié)調(diào)器和搭建了Web服務(wù)器的ARM9芯片通過串口接在一起，而ARM9又通過網(wǎng)口以網(wǎng)線連接路由器，進而接入Internet。遠程客戶端是連網(wǎng)的個人電腦，電腦上安裝有普通瀏覽器程序，通過普通瀏覽器登陸服務(wù)器，然后實現(xiàn)對ZigBee終端節(jié)點的傳感器數(shù)據(jù)的顯示和對執(zhí)行電器的控制。根據(jù)系統(tǒng)功能應(yīng)用，選用星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中有唯一的協(xié)調(diào)器，它是整個網(wǎng)絡(luò)的核心，負責網(wǎng)絡(luò)的建立和維護。協(xié)調(diào)器將終端節(jié)點上傳的傳感器數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給嵌入式web服務(wù)器，將嵌入式web服務(wù)器傳過來的指令解析，并將控制
5、命令下發(fā)給終端節(jié)點。終端節(jié)點定期采集傳感器數(shù)據(jù)，并上傳給網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器;當協(xié)調(diào)器下發(fā)控制命令時，根據(jù)命令激勵紅外二極管發(fā)射紅外遙控信號。執(zhí)行電器的紅外接收端接收到紅外信號后，執(zhí)行相應(yīng)的操作。2硬件電路嵌入式Web服務(wù)器以ARM9為硬件平臺，采用S3C2440芯片作為主處理器，主頻400MHz，最高533MHz，SDRAM作為內(nèi)存，F(xiàn)lash作為內(nèi)核和文件系統(tǒng)存儲芯片。ZigBee模塊主芯片采用CC2430，它是Chipcon公司推出的用來實現(xiàn)嵌入式ZigBee應(yīng)用的片上系統(tǒng)。它結(jié)合一個高性能2.4GHzDSSS射頻收發(fā)器核心和一顆工
6、業(yè)級小巧高效的8051控制器。該芯片采用0.18μmCMOS工藝，工作電流損耗為27mA，在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于27mA或25mA。監(jiān)控系統(tǒng)的主要參數(shù)要視具體應(yīng)用場合而定，此系統(tǒng)的應(yīng)用針對的是家庭，而人們對家庭環(huán)境的要求，最基本的就是溫度、濕度要合適，此外要防火防盜。家庭室內(nèi)環(huán)境溫度的范圍一般為0～35℃之間，相對濕度范圍在20～80%RH之間;當環(huán)境溫度在18～25℃，相對濕度在40%～70%，時，人體感覺最舒適?；诖?，選用數(shù)字溫濕度傳感器DHT11，它是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。測量范圍是
7、：相對濕度20～90%RH，溫度0～50℃;測量濕度的精度為±5%RH，測量溫度的精度為±2℃，均能滿足要求，并且抗干擾能力強、性價比較高。其它傳感器選擇煙霧傳感器MQ2、HR-SR501人體紅外感應(yīng)模塊。傳感器MQ2保證正常工作的電壓為5±0.2V，而CC2430的供電電壓為2～3.6V，因此采用升壓模塊對其升壓后再給MQ2供電。圖2為ZigBee終端節(jié)點的部分電路連接圖，如圖所示電源VCC經(jīng)過升壓后再連接到傳感器模塊MQ2的電源端，然后MQ2的數(shù)字輸出端連接ZigBee終端節(jié)點的通用I/O口P0.1。升壓電路功耗低，提供的電
8、流也能滿足MQ2正常工作的要求。為了降低成本，結(jié)合紅外技術(shù)來實現(xiàn)對家用電器的控制。這樣，每個房間只需一個ZigBee終端節(jié)點，其I/O端口除了連接傳感器外其余的還作為控制信號輸出端口使用。空調(diào)遙控器按鍵是開關(guān)量，又多是兩節(jié)干電池供電，因此ZigBee終端節(jié)點的I
