基于ZigBee技术的室内环境检测系统设计Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:15196426
- 上传时间:2022-10-28
- 格式:DOCX
- 页数:27
- 大小:488.63KB
基于ZigBee技术的室内环境检测系统设计Word文档下载推荐.docx
《基于ZigBee技术的室内环境检测系统设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于ZigBee技术的室内环境检测系统设计Word文档下载推荐.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
电能质量的检测,将互感器与电能质量及单相双向功率集成电路芯片CS5460A结合检测电压、电流、功率等检测,经单片机输出相应保护控制:
瞬时过电流保护,过载保护、过电压保护、失压保护等。
本设计使用ZigBee无线网络协议,将系统参数传输及控制,也可与上位机实时通讯和监控。
关键词:
单片机,传感器,ZigBee,环境监测,继电保护
DesignofIndoorEnvironmentMonitoringSystemBasedonZigBeeTechnology
ABSTRACT
Withtherapiddevelopmentofembeddedcomputing,sensor,wirelesscommunicationtechnology,wirelesssensornetworkiswidelyusedinenvironmentalmonitoring,militarydefense,industrialandagriculturalcontrolfields,hasbecomeahotspotinthedevelopmentofelectronicinformationtechnology.CC2430isawirelesssensornetworkchipforZigBeeTIsolution,withlowpowerconsumption,highreliability,simplenetworkingadvantages.CC2430andbasedonZigBeeprotocol,designthetemperatureandhumiditydataacquisitionsystem,thesoftwarealgorithmcoordinatorandordinarynodesaregivenrespectively,testedininterferenceenvironment,thenetworkhasstrongrobustnessandself-organizingability.
ThispapermainlyintroducesthedesignofhardwarecircuitandsoftwareflowdesignoffamilyenvironmentmonitoringsystembasedonSTC12C5608ADSCMasthecore,realizesinthehomeenvironmentoftemperature,humidity,lightingandhouseholdelectricalenergyqualitydetection,whichweretreatedwithcorrespondingsensors,currenttransformer,voltagetransformer.Amongthem,theanalogtemperature,humidity,lightsensorthroughtheSCMADconversionprocessingoutputcontrolactioncorrespondingadjustingthecorrespondingparameters;
detectionofpowerquality,thetransformerandpowerqualityandsinglephasebidirectionalpowerintegratedcircuitchipCS5460Acombineddetectionofvoltage,current,powerdetection,SCMoutputscorrespondingprotectioncontrol:
instantaneousovercurrentprotection,overloadprotection,over-voltageprotection,under-voltageprotectionetc..ThisdesignusesZigBeewirelessnetworkprotocol,thesystemparametersoftransmissionandcontrol,isalsoavailablewithaPCreal-timecommunicationandmonitoring.
Keywords:
Microcontroller,Sensor,ZigBee,EnvironmentalMonitoring,
第1章绪论
1.1本文研究背景与意义
千百年来,人类都在关注着自身的生活和居住条件,并努力改善和提高之。
随着工业革命和信息技术革命的成功,进入21世纪后,人类的各种技术包括通信技术、计算机网络、控制理论、互联网等都有了很大的发展,另外,经济的发展也使我们都希望居住在一个舒适的家居环境中,只有这样我们的生活才会更好,身体才会健康。
由于人们又了这种想法,由此智能家居系统也就越来越多的被人们所重视了。
研究人员希望能通过这种新的技术将家居中各种智能化的设备、家用电器和家庭安防设备等整合一个智能化的系统上进行资源共享、分析、控制和管理这些设备,控制这些设备来对家居中的环境参数符合人们舒适居住使用的要求,营造一个良好的环境,从而可使用户能够居住在一个更高要求的环境中。
本文研究设计了一种智能家居环境监测子系统,实现对家庭环境的实时监测,实时为用户提供可靠并且全面的环境信息。
智能家居系统中一个非常重要的部分就是本文所研究的环境监测子系统。
在这个系统中,人们可以获得实时的居住环境信息,如温度和湿度、各种有害气体的浓度、光照强度、火灾信息等。
同时,此系统中传感器所得到的环境参数可以为其它家居设备做决策参考,最终由智能家居系统实现对家庭环境的智能调节,比如,当测量到的光照强度高于用户设定的一定值的时候,系统就将启动自动窗帘系统的马达,自动将窗帘关到一定程度,以降低室内的光强度,适合居住;
又如,当温度值偏低时,系统就将启动空调设备进行工作,来增高室内温度。
因此,智能家居系统为用户提供了安全、舒适、便捷生活的环境,从而使环境监测子系统成为了智能家居系统的一个非常重要关键部分与基本环节,能否拥有一个好的智能家居系统的关键在于能否设计出好环境监测子系统,这对改善人们生活环境的舒适度有非常重要的意义。
1.2智能家居环境监测系统的特点
无线环境监测系统拥有全面、可靠的环境信息采集分析能力。
为了实现环境信息监测的精确性、全面性并且方便使用,本文的环境监测系统应具有以下各种特点:
(1)多对象监测,环境监测系统需要检测多种环境信息,如:
温湿度、有害气体浓度、光照强度等。
这样才能为用户提供全面的环境信息参考。
(2)多点监测,需要对同一环境参数在不同地点和不同时间分别进行测量,这是因为环境中各种环境信息不同的时间和空间上分布不具有均匀性,由此实现监测的全面性和高精度性,甚至有时需要对同一环境参数在多点进行测量。
(3)系统灵活,当有新的环境参数被要求测量时,系统的可扩展性要求灵活,方便增加节点,以降低成本[1]。
1.3国内外发展现状及分析
随着经济的发展和我们生活质量的提高,智能家居的智能化要求也是愈来愈高,智能家居亦成了近几年来学者们的一个研究热点。
现有的智能家居产品大部分是以有线网络作为家庭的内部网络,有线网络布线麻烦,终端节点数量多而需要数量庞大的电缆,而无线通讯技术能很好的解决以上问题。
国际上的家庭智能化系统已经形成集中以有线为基础的标准,包括有:
美国的X—10CEBus、欧洲的EIB、日本的HBS等。
目前,国内的这些智能家居系统还处于萌芽的阶段。
近些年来,在各个大公司和媒体的大力宣传下,我国的家居环境监测行业开始起步,已经有一些前瞻性很强的公司在从事此类系统的开发。
另外,国内亦有些电器厂家也在市场上推出了自主的智能家居系统,类似的系统在家居环境的监测中均可以实现各种功能。
虽然现在的各种有线技术亦能够对环境信息进行监测与处理,让各种监测设备之间进行连接通信。
但当采用有线技术方案时,根据智能家居环境监测系统的特点,它存在一些缺点,如下面几项所示。
(1)系统布线麻烦。
采用有线技术时,对各个监测点分别进行布线将是一份复杂庞大的工作,特别是当系统监测对象的数量较多时更是如此,又容易破坏家庭之前装修的完整性;
(2)安装与维护成本高。
在安装系统时,需要安装大量的线缆,家居装修建材等,特别是当用户要需要增加节点以增加系统功能时,更是要重新对其进行布线。
(3)系统可扩展性差。
增加或减少新的监测对象必将要求系统具有良好的软件与硬件扩展性。
硬件可扩展性是有线技术方案的主要技术难点之一[2]。
(4)移动性较差。
由于有线的束缚和影响,其美观性较无线系统差,不利于家居的后续装修。
1.4典型无线网络技术介绍
1.4.1ZigBee技术
ZigBee技术主要用于低数据传输速率并且传输距离要求不是很远的各种通信设备之间[3]。
ZigBee的名字主要来源于蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来传递所发现的食物的位置、距离和方向等信息,一只一只的传递下去,此种技术与蜜蜂的这种通信方式相类似。
ZigBee联盟则于2001年成立,而在2002年下半年,以及四大半导体公司共同宣布加盟ZigBee技术联盟,以研发名为ZigBee的新一代无线通信标准。
而在2006年作为中国通信行业龙头的华为公司亦加入了此联盟。
1.4.2Wi-Fi技术
Wi-Fi,是由一个名为“无线以太网相容联盟”(WirelessEthernetCompatibilityAlliance,WECA)的组织所发布的业界术语,中文翻译为“无线相容认证”。
Wi-Fi或802.11G在2.4Ghz频段工作,所支持的速度达54Mbps(802.11n工作在2.4Ghz或者5.0Ghz,理论最高速度600Mbps)。
但随着技术的进步,其速度在目前看来较慢,现逐渐退出市场主流。
热点是通过将访问节点安装在互联网连接上来创建的。
这个访问节点通过无线信号将信息传到互联网上,一般覆盖到200米以内。
虽然Wi-Fi有覆盖范围较广等特点,但是其的基带协议和射频协议比较复杂,实现成本较高,而且其功耗比较大,根本上满足不了电池供电的要求。
1.4.3蓝牙技术
爱立信公司制定了初始的蓝牙技术,此技术一开始是爱立信公司在1994年的一个研究移动电话和其他配件期间进行的低功耗、低成本的无线通信连接方法的方案。
1999年正式公布蓝
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 ZigBee 技术 室内环境 检测 系统 设计