【正文】 unsigned char ADDR。 Tx0S(A3RQU\\n)。 P1IE |=IO。 Human Interactive Communication (ROMAN 2021) [C]. USA, IEEE Press, 2021, 385390. [10] Lili Yang. Safety and Security of Remote Monitoring and Control of intelligent Home Environments [A]. Proceedings of the 2021 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cyberics [C]. USA, IEEE Press, 2021, 229235. 29 附錄 一：硬件電路原理圖 圖 （附錄） MSP430單片機(jī)系統(tǒng)電路圖 圖 （附 錄） DS18B20傳感器電路 30 圖 （附錄） 煤氣采集模塊原理圖 圖 （附錄） 煙霧傳感器模塊 31 圖 （附錄） CC2430無線模塊的電路圖 圖 （附錄） MAX3232串行通信接口電路 32 附錄二： PCB圖及實(shí)物圖 及上位機(jī)界面 圖 （附錄） 煙霧、煤氣 檢測(cè) 傳感器節(jié)點(diǎn) PCB圖 圖 （附錄） 紅外線對(duì)射節(jié)點(diǎn) PCB圖 33 圖 (附錄 ) 基站 PCB圖 圖 (附錄 ) 紅外線對(duì)射節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖 34 圖 （附錄） 煙霧、煤氣檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)實(shí)物圖 圖 （附錄） 紅外線對(duì)射 傳感器節(jié)點(diǎn) 對(duì)射示意圖 35 圖 （附錄） 基站 圖 （附錄） 上位機(jī)界面 36 附錄三：程序源代碼 附錄 紅外線對(duì)射節(jié)點(diǎn)單片機(jī)源程序 1. ，端口中斷程序，當(dāng)中斷 發(fā)生 時(shí)，說明有入侵，原理如正文所述。 在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這四年中給予我諸多教誨和幫助的各位老師表示由衷的謝意，感謝他們四年來的辛勤栽培。 對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，首先我要深深地感謝我的導(dǎo)師夏娜老師，本設(shè)計(jì)是在夏老師精心指導(dǎo)下完成的。（ 2）組建 ZigBee無線通信安防網(wǎng)絡(luò)，可以將戶主的地址信息、聯(lián)系方式、以及事故情況實(shí)時(shí)詳細(xì)地傳送到基站模塊。本次設(shè)計(jì)完成了一個(gè)紅外線對(duì)射防盜節(jié)點(diǎn)，一個(gè)檢測(cè)溫度、煤氣、煙霧數(shù)據(jù)的家庭安防網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)以及基站和上位機(jī) 軟件的 設(shè)計(jì)。 傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)物圖見附錄 二 。 通過程序可知我們?cè)O(shè)定當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度值超過 30℃時(shí)，單片機(jī)就控制 LED 亮。 圖 煤氣傳感器檢測(cè)試驗(yàn) 煙霧檢測(cè)模塊和煤氣一樣。單片機(jī)接收到煤氣信號(hào)再 控制 LED 亮，同時(shí)打開蜂鳴器 。其中軟件左邊顯示屏顯示警報(bào)發(fā)生地點(diǎn)、類型、和時(shí)間，同時(shí)有語音報(bào)警，軟件右邊相應(yīng)的“ A幢 101”圖標(biāo)（在“ A 幢 102”圖標(biāo)左邊）在閃爍。調(diào)試期間可以利用 IAR 軟件中的中斷、設(shè)置斷點(diǎn)、觀察數(shù)據(jù)等功能，看是不是實(shí)現(xiàn)你要的功能了 。山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村 ； 有可能的情況下，最好焊兩塊板子以上，這樣才好有個(gè)比較，硬件上很小的問題有很多時(shí)候是很難發(fā)現(xiàn)的。由于各芯片的供電電壓不同，所以要在焊其他元件之前保證電源正確的輸入和輸出。 其次就要看各個(gè)芯片是否完好，通過仿真器向單片機(jī)中下載簡(jiǎn)單的控制程序，可控制 LED 燈亮，程序下載后，可看到燈亮，說明單片機(jī)可以正常工作。由于電阻和電容都是貼片的 ，并且非常小，所以焊接的過程中一方面要注意虛焊，另一方面還要特別注意焊錫不能涂太多，以免短路；對(duì)單片機(jī)和其它多管腳的芯片的焊接也是要非常小心謹(jǐn)慎，要保證每個(gè)管腳都焊接在電路板上，又要保證每個(gè)管腳都是獨(dú)立的，即沒有過多的焊錫使管腳相連短路。主程序啟動(dòng)定時(shí)器每 3 秒中斷，中斷程序中調(diào)用各檢測(cè)模塊程 序。 紅外線對(duì)射節(jié)點(diǎn)軟件流程圖 紅外對(duì)射節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)從窗戶入侵到室內(nèi)的險(xiǎn)情，檢測(cè)到險(xiǎn)情后將傳送給基站，或者接收到從室內(nèi)節(jié)點(diǎn)傳送來的數(shù)據(jù)時(shí)，將此數(shù)據(jù)傳送給基站。系統(tǒng)由基站、紅外線對(duì)射傳感器節(jié)點(diǎn)、室內(nèi)檢測(cè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成。如此往復(fù)焊接芯片的所有管腳。開始焊接的時(shí)候不能很好的控制焊錫的分量，經(jīng)常把元件焊短路，并且焊接的速度也極其緩慢。布線的基本原則為：在組裝密度許可情況下后，盡量選用低密度布線設(shè)計(jì)，并且信號(hào)走線盡量粗細(xì)一致，有利于阻抗匹配。 e) 元器件的布局 ： 元器件應(yīng)盡可能同一方向排列，通過選擇 PCB 進(jìn)入熔錫系統(tǒng)的方向來減少甚至避免焊接不良的現(xiàn)象；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)元器件間最少要有 的間距才能滿足元器件的熔錫要求，若 PCB 板的空間允許，元器件的間距應(yīng)盡可能寬。為了可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，在進(jìn)行原理設(shè)計(jì)之間，所用到的元器件都必須在元器件庫中存在，否則，應(yīng)在 SCHLIB 中做出所需的元器件并存入庫文件中。 圖 煙霧傳感器模塊 20 系統(tǒng)硬件 PCB板設(shè)計(jì)相關(guān)問題 當(dāng)了解了芯片的結(jié)構(gòu)原理和芯片的外圍線路后，就用 Protel99SE來 繪制 原理圖和 PCB 圖 。隨著煤氣的濃度增加，溫度傳感器的 D3的電阻值逐漸降低， MQOUT處所分的電壓逐漸增大。 在本次設(shè)計(jì)中， A/D轉(zhuǎn)換的具體電路原理圖如 圖 。 圖 MQ5測(cè)試電路 MQ5型氣敏元件對(duì)不同種類，不同濃度的氣體有不同的電阻值。優(yōu)良的抗乙醇，煙霧干擾能力。 DS18B20 與單片機(jī)的借口極為簡(jiǎn)單，只需要將 DS18B20 的信號(hào)線與單片機(jī)的一雙向口相連即可。 17 圖 DS18B20內(nèi)部存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部暫存存儲(chǔ)器的第 5個(gè)字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器，它主要用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率。由于其使用方便，因此在家用 電器及其他溫度報(bào)警器中得到廣泛的應(yīng)用。紅外線對(duì)射傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)如圖 所示，紅外線發(fā)射和接收模塊原理圖見附錄。 紅外收發(fā)模塊以紅外線發(fā)光二極 16 管作為信號(hào)源 ,以光敏三極管作為紅外接收裝置 ,組成對(duì)射式收發(fā)系統(tǒng)。 MSP430 單片機(jī) 系統(tǒng)外界 8MHz 和 兩個(gè)晶振， 單片機(jī)系統(tǒng)如圖 所示。開發(fā)語言有匯編語言和 C 語言。 MSP430 系列單片機(jī)的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。在等待方式下，耗電為 ，在節(jié)電方式下，最低可達(dá) 。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時(shí)鐘。因而可使其在 1MHz 的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí) ， 芯片的電流會(huì)在 200~400uA 左右，時(shí)鐘關(guān)斷模式的最低功耗只有 。 MSP430 單片機(jī)系統(tǒng) MSP430 系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器 (TI)1996 年開始推向市場(chǎng)的一種 16 位超低功耗的混合信號(hào)處理器 (Mixed Signal Processor)。 單片機(jī)的 串行接口電路 如圖 。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含兩個(gè)基于 RS232 的串口。 11 圖 TSZigBeeCC2430無線模塊 TSZigBeeCC2430 無線模塊是加強(qiáng)型的 ZigBee 模塊，集成了符合 ZigBee 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器和微處理器，它具有通訊距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、組網(wǎng)靈活等優(yōu)點(diǎn)和特性；可實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)之間的設(shè)備間數(shù)據(jù)的透明傳輸；可組星型和 MESH 型的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 CC2430 芯片采用 μm CMOS 工藝生產(chǎn)；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于 27 mA 或 25 mA。這種解決方案能夠提高性能并滿足以 ZigBee 為基礎(chǔ)的 ISM 波段應(yīng)用對(duì)低成本，低功耗的要求。 Protel99SE是應(yīng)用于 Windows9X/ 2021/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D模擬功能，是一個(gè) 32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì) 32 個(gè)信號(hào)層， 16 個(gè)電源 地層和 16 個(gè)機(jī)加工層。 傳感器節(jié)點(diǎn)采用 MSP430 超 低功耗單片機(jī)作為 MCU，紅外線對(duì)射節(jié)點(diǎn)功耗低，可以采用電池供 9 電， 3V 鋰電池供電可以用半年至 1 年，這樣為安裝傳感器節(jié)點(diǎn)提供了方便。 每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)由一個(gè)或多個(gè)室內(nèi)檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)窗上紅外線對(duì)射節(jié)點(diǎn)組成。安 裝 在 窗 戶 上 的 紅 外 線 對(duì) 射 傳 感 器 節(jié) 點(diǎn) ，監(jiān) 視 入 侵 信 號(hào) ， 同 時(shí) 接 收 室 內(nèi) 節(jié) 點(diǎn) 傳 送 來的 數(shù) 據(jù) 。 針對(duì)這一現(xiàn)狀本課題將設(shè)計(jì)基于無線傳感器的家庭安防網(wǎng)絡(luò) 裝置 ，增加了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性。 圖 傳統(tǒng)家庭安防系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 如上圖所示，由于基站的接口有限，就只能連接有限的傳感器節(jié)點(diǎn)，減少了安防的多面性，如果想接連更多的傳感器節(jié)點(diǎn)，就不得不增加基站的個(gè)數(shù)，布線也會(huì)越來越復(fù)雜，成本也就隨著增加了。隨著人們生活節(jié)奏的加快，現(xiàn)代人們多忙于工作學(xué)習(xí)，家中無人的情況比較多，入室行竊，煤氣泄露，火災(zāi)等時(shí)有發(fā)生，外出時(shí)難免會(huì)為家庭的安全擔(dān)心，像以前安裝原始的“鐵柵欄”，一方面非常不雅觀，有礙市容；另一方面當(dāng)有危險(xiǎn)情況，極有可能將主人困在家中而無法逃生。在空間探索方面，可利用傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)外部空間進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間探測(cè)，以獲得更多數(shù)據(jù)。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新興網(wǎng)絡(luò)，具有微型化、容錯(cuò)性、高靈活性、布網(wǎng)快速等優(yōu)點(diǎn)，它的應(yīng)用極為廣泛，可以用于軍事、環(huán)境、醫(yī)療保健、空間探索及各種商業(yè)應(yīng)用。 (4)傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化很快。由于傳感器網(wǎng)絡(luò)可能工作在惡劣的外界環(huán)境之中，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可能會(huì)由于各種不可預(yù)料的原因而失效，為了保證網(wǎng)絡(luò)的正常工作，要求傳感器網(wǎng)絡(luò)必須設(shè)計(jì)成具有一定的容錯(cuò)能力，允許傳感器節(jié)點(diǎn)具有一 定的故障率。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能都是相同的，大量傳感器節(jié)點(diǎn)被布置在整個(gè)被觀測(cè)區(qū)域中，各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)將自己所探測(cè)到的有用信息通過初步的數(shù)據(jù)處理和信息融合之后傳送給用戶，數(shù)據(jù)傳送的過程是通過相鄰節(jié)點(diǎn)的接力傳送的方式傳送回基站，然后再通過基站以衛(wèi)星信道或者有線網(wǎng)絡(luò)連接的方式傳送 5 給最終用戶。它 是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通信技術(shù)自組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，它集成了傳感器、微機(jī)電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)三大技術(shù)，目的是感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋圍內(nèi)感知對(duì)象的信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給觀察者，是以數(shù)據(jù)處理為中心的系統(tǒng)。 傳感器節(jié)點(diǎn)可自由靈活地加入和離開網(wǎng)絡(luò)，具有低功耗和低成本的特點(diǎn)。但由于目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的數(shù)字家居安防系統(tǒng)的架構(gòu)主要基于傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，普遍存在著布線煩瑣、施工周期長(zhǎng)、后期維護(hù)困難、可擴(kuò)展性差等問題，限制了它在數(shù)字家居系統(tǒng)中的應(yīng)用。此類產(chǎn)品成本相對(duì)較高，一般用戶難以接受。 家庭 安防 一直是人們關(guān)注的問題 。該系統(tǒng)能在無人值守的監(jiān)控區(qū)域，根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)。 ZigBee 3 1 引 言 由于自動(dòng)分割和手動(dòng)分割的缺陷，人們就提出了交互式分割算法。 關(guān)鍵詞： 家庭安防，無線傳感器， MSP430，紅外對(duì)射傳感器， ZigBee 2 Abstract:With the improvement of people living standards, security requirements of the family have bee more sophisticated, intelligent home security in recent years be taken more attention. This paper designed a family security work based on wireless sensor. The sensor nodes in the work use ultralow power singlechip MSP430 as MCU, use infrared sensors to detect intrusion shot, use environmental testing sensor at room to monitor temperature, smoke and gas and other bustible gases, and ZigBee wireless munications work will be set up to send detection message to the remote base station. Base station sends the receive data to the host puter through serial munication, host puter software processes data processing, realtime displays the monitor value of the abnormal (intrusion, fire, gas leak, etc.) and takes alarm. Because o