基于ZigBee技术的住宅安防报报警系统

摘要

随着国家国民经济和人民生活水平的不断提高，人们的安防意识逐渐提高，智能型的家庭住宅安全防范报警系统在日常的安全防范工作中应用也用来越广泛。ZigBee无线传感器网络是当前国际上备受关注的、由多学科高度交叉的新兴前沿研究热点，其包含了传感器技术、无线通讯技术和嵌入式技术等，具有信息采集、传输和处理的能力。
　　 当前的智能家庭住宅安防报警系统大部分是通过布线方式进行，这种有线方式布线麻烦，可扩展性较差，增加了开销而且容易产生布线盲区。本文将现在普通的智能型的家庭住宅安全防范报警系统与ZigBee技术相结合，省去了网络布线，设计了基于ZigBee技术的无线智能型住宅安防报警系统。
　　 本文所设计的智能家庭住宅安防报警系统主要包括单个住宅的终端设备，来构成无线传感网络的基础结点，接受传感器传递的单个住宅的安防信息；路由器来作为网络节点信息的传输途径的网关；协调器来汇总所有网络节点所传递的住宅安防信息。这样由路由设备来提供信息传输的途径，大大降低了系统成本。终端设备设计了MC9S08GT60加无线射频芯片MC13193的方案来构成网络结点和路由网关，而对片上资源有更高要求的网络协调器采用了更高性能的MC9S12DG128+MC13193的设计方案。基于以上方案，在充分考虑基于ZigBee的无线网络信号传递特殊性的基础上，本文完整设计了整套系统的硬件电路。
　　 软件设计方面，系统研究了IEEE802.15.4标准协议和ZigBee规范的基础上，编程实现了终端设备接收各个传感器信息，加入无线传感网络实现了网络的基本节点功能，然后编程实现了路由器加入网络并在网络中充当路由网关的程序，最后编写了系统中网络协调器建立网络，并维持网络正常运行的程序，完整的实现了整个基于ZigBee的住宅安防报警系统的网络实现。
　　 本文所所设计的住宅安防报警系统在进行实际调试的过程中表明基于ZigBee技术的智能型住宅安防报警系统充分利用了ZigBee无线网络相对于有线来说成本低、能耗小、网络容量大、可靠性高的特点，能够对险情进行实时、高效、准确的管理，有效地消除了隐患，且维护工作简单，大大提高了家庭住宅的安全性。本文所设计系统可扩展的地方仍然很多，今后工作的重点是与上位机相连，从而进一步接入互联网，实现智能家居安防报警系统的互联网控制。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

绪 论

1.1 课题研究的背景与意义

1.2 国内外相关技术研究现状

1.2.1 家居安防报警系统的现状

1.2.2 现有安防报警系统的不足

1.2.3 无线安防系统的通信技术选择

1.3 本文的主要研究内容

1.4 论文结构

第二章 ZIGBEE技术分析

2.1 ZIGBEE与无线通讯

2.1.1 ZigBee的产生

2.1.2 ZigBee自身的技术优势

2.1.3.ZigBee技术适用条件和应用领域

2.2 ZIGBEE网络结构及设备建立网络过程

2.2.1 ZigBee网络结构

2.2.2 ZigBee设备建立网络过程

2.3 ZIGBEE协议的层结构

2.4 本章小结

第三章 系统总体方案设计

3.1 智能型住宅安防报警系统架构

3.2 探测器的设计与安装

3.2.1 火灾探测器

3.2.2 人体热释电传感器

3.2.3 无线门磁传感器

3.2.4 玻璃破碎探测器

3.2.5 防煤气中毒探测器

3.3 本章小结

第四章 安防报警系统的硬件设计

4.1 ZIGBEE开发配置方案

4.2 ZIGBEE设备硬件设计

4.2.1 ZigBee终端设备硬件设计

4.2.2 ZigBee路由器硬件设计

4.2.3 ZigBee网络协调器硬件设计

4.3 射频电路设计

4.4 本章小结

第五章 安防报警系统的软件设计

5.1 软件设计整体流程及开发环境

5.1.1 软件设计的整体流程

5.1.2 开发环境

5.2 ZIGBEE设备初始化及建立网络的程序流程

5.2.1 终端设备

5.2.2 路由器

5.2.3 网络协调器

5.3 ZIGBEE设备运行流程图

5.4 ZIGBEE数据传输及地址分配

5.4.1 ZigBee设备数据传输过程

5.4.2 地址分配机制

5.5 安防报警系统ZIGBEE网络的路由

5.5.1 ZigBee网络路由成本

5.5.2 路由基本算法

5.6 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 课题总结

6.2 课题展望

参考文献

致谢

学位论文评阅及答辩情况表