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基于ZigBee技术的无线家居安防系统设计

张佳欢

【摘要】设计一种通过测量门窗在振动中的加速度而监控家居安全的星型无线传

感器系统.对系统的整体需求进行分析,设计系统的整体框架,根据实际情况完成了硬

件和软件开发环境的选型,完成传感器节点和汇聚节点的硬件和软件实现.%This

paperdesignesaWirelesssensorsystemtomonitorhomesafetyusingthe

accelerationinvibrationmeasurementdoorsandWindows.Itanalysisthe

overalldemandforsystem,designesthesystemsoverallframework,

accordingtotheactualsituationofthehardwareandsoftware

developmentcompletedenvironmentselection,completethesensornode

andaggregatenodeoftherealizationofhardwareandsoftware.

【期刊名称】《微处理机》

【年(卷),期】2012(033)005

【总页数】4页(P79-82)

【关键词】无线传感器网络;家居;安防系统

【作者】张佳欢

【作者单位】上海师范大学,上海200234

【正文语种】中文

【中图分类】TP915

1引言

一般的非法入侵都是通过门窗进入，通常是撞击或者利用杠杆原理撬开门锁。在这

类过程中，门窗发生振动和移位。振动和门窗的移位会产生加速度，因此通过测量

门窗的加速度可以监控家居环境的安全，防止非法入侵。另一个方面，由于一个家

居环境的门窗个数通常在五个以上，传统的有线方式布线不仅需要大量线材造成资

源浪费，还会在施工过程中造成布线错综复杂，产生对其他家用电器的电磁干扰，

也会导致在今后的维修过程中一旦出现线路故障需要开凿墙面，破坏装修等问题。

因此使用无线传感器网络，不仅减少了线材的使用，简易了安装程序还避免了日后

在线路方面的维修难度。

综上所述，研究一种通过检测门窗加速度并使用无线网络技术的家居安防系统，将

非常适合当今社会的家居安防需求。该家居安防系统中，传感器模块和无线网络模

块的设计成为了核心。

2系统整体设计

目前主流家居环境中使用的窗户通常是推拉窗，在开启和关闭过程中，窗户发生横

向移动(Y轴方向)，如图1所示。

图1推拉式窗户示意图

非法入侵的方式一般是砸开玻璃或者撬开卡索后横向移动窗户。在击打玻璃的情况

下，X方向会由于振动产生加速度，在横向移动窗户的过程中Y轴方向产生加速度，

而在Z方向上窗户不能发生位移。因此，只需要测量X轴和Y轴方向的加速度便

可以监控窗户所有可能发生的动作。设计选取了双轴加速度测量传感器ADXL202。

将ADXL202芯片的Ax和Ay方向对应于图1，可以满足本设计的要求。

因为无线网络的突出优势，本设计使用无线网络代替传统的有线布线方式。一般住

宅环境从几十平米到几百平米不等，所以本设计中无线网络只需要满足短距离和低

功耗传输，并且由于只需要传输少量的数据，所以传输速率不需要太快。因此，选

择一种合适的短距离无线通信技术，在保证功能正常和完整的情况下，还应考虑技

术难度和成本等因素。ZigBee技术填补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场

的空白，其使用的便捷性是该技术成功的关键。

本文所涉及的大部分工作都是针对安防监控系统中的核心设备——ZigBee无线传

感器节点和ZigBee无线汇聚节点。

图2为系统框图。其中，传感器节点主要由CC2430和ADXL202组成，汇聚节

点主要由CC2430、声光报警设备和GPRS模块NW18组成。系统上电后，各网

络节点根据ZigBee协议组建星型网络。网络组建完成后，传感器节点中的

CC2430开始通过内置的8051系列单片机利用自身定时/计数器TMER2的输入

捕捉功能检测ADXL202所输出的PMW波信号，得到其占空比，当连续检测到2

次超过报警阈值的信号后，发送代表本节点的代码给汇聚节点。汇聚节点接收到报

警信号后，对报警信号进