基于ARM9和ZigBee嵌入式无线家庭安防系统的设计与实现

摘要

随着技术的不断发展和生活水平的不断提高，人们对自家的安防要求越来越高，家庭安防系统使人们的生活更加方便和安全。传统家庭安防系统的布线比较繁琐，不仅系统的稳定性不高，容易发生误报，而且还影响室内的美观;在技术上，一般要求有人通过网络实时的进行监控，或者是等主人回家之后检查报警系的报警情况，浪费了大量人的力时间不够智能化。
　　 本文先是结合国内外家庭安防系统的发展现状，结合传统的家庭安防系统的特点，分析了传统家庭安防系统的不足之处。目前，家庭安防系统中采用短距离无线网络通信技术结合主控制器已经成为一个趋势，短距离无线通信技术必然会在家庭网络中得到广泛应用。然后通过对几种短距离无线通信技术的比较，选择了基于ZigBee协议的无线通信技术作为本设计中家庭无线网络组建。主控制系统选择嵌入式操作系统，目前嵌入式操作系统种类很多，通过比较系统移植性和可定制性等方面最后选择linux操作系统作为本设计的主控制系统。
　　 在此基础上给出基于ARM9和ZigBee的无线家庭安防系统的方案。本系统由ZigBee模块组成家庭无线网络，ZigBee节点与传感器节点相连完成报警信息的采集，ZigBee协调器节点发送报警信息给ARM9开发板，开发板判断报警信息通过蜂鸣器进行声音报警再驱动USB摄像头拍照，并控制SIM300彩信模块发送所拍摄的照片给主人或者直接发送短信，完成报警功能。
　　 最后从硬件和软件两个方面分别完成家庭无线网络和主控制系统的具体设计。通过电路原理图的设计，充分掌握各个模块的工作原理。家庭无线网络主要是完成ZigBee的组网，终端节点采集传感器的信息后通过无线网络发送给协调器节点，协调器节点向串口发送数据，ARM9开发板读取串口数据并判断数据内容，根据传感器采集到的不同报警信息，完成拍照发彩信或者直接发短信报警任务。图像采集过程中研究了运动模糊图像的恢复算法。整个系统的核心部分是主控制系统，首先要搭建嵌入式软件平台，软件设计都是在这个平台上完成。
　　 由于ZigBee模块功耗低，组网简单，采用Liunx操作系统是开源的软件平台，保证了系统的稳定性、安全性。ARM9开发板上采用linux操作系统能够及时抓取图像并通过彩信传递给主人，所以整个系统的搭建比较简单而且实时性和准确性比较高。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景与研究的意义

1．2 家庭安防系统的国内外研究现状

1．3 本文的内容安排

第2章 家庭安防系统的总体方案及关键技术

2．1 传统家庭安防系统的缺点

2．2 无线通信技术的选择

2．3 嵌入式操作系统选择

2．4 系统的总体方案

2．5 运动模糊图像恢复算法

2．5．1 基于Z变换的运动模糊图像恢复算法

2．5．2 模糊加权均值滤波算法

2．6 本章小结

第3章 家庭安防系统硬件设计

3．1 传感器模块设计

3．2 ZigBee模块设计

3．2．1 核心芯片的选择

3．2．2 ZigBee核心板设计

3．2．3 ZigBee外围电路设计

3．3 主控电路设计与模块选择

3．3．1 S3C2440开发板设计

3．3．2 图像采集与显示电路设计

3．3．3 彩信模块的设计

3．4 本章小结

第4章 家庭安防系统软件设计

4．1 无线网络软件设计

4．1．1 ZigBee协议栈工作原理

4．1．2 ZigBee无线网络的组建

4．1．3 报警信息采集与发送

4．2 嵌入式软件平台的设计

4．2．1 安装交叉编译工具

4．2．2 Bootloader的移植

4．2．3 Linux内核的移植

4．2．4 制作根文件系统

4．2．5 Qt移植

4．3 控制系统主程序设计

4．4 图像采集和显示设计

4．4．1 图像采集程序设计

4．4．2 运动模糊图像恢复程序设计

4．4．3 显示界面设计

4．5 短信与彩信报警设计

4．5．1 短信报警设计

4．5．2 彩信报警设计

4．6 本章小结

第5章 家庭安防系统测试

5．1 ZigBee无线网络测试

5．2 图像采集与显示测试

5．3 短信与彩信报警测试

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献