【正文】 在此，也要感謝我的同學們，是他們的好建議帶給我們一次次的驚喜，也要感謝同組的同學，江曉波，我們通過這次畢業(yè)設計明白了分工合作，團隊合作的重要性，對我們今后的道路受益匪淺。儲老師對我這幾個月的教導使我受益匪淺，在此獻上我最深的謝意與感激。 41 參考文獻 [1] 智能家居的定義及簡介 [EB/OL]． [2] 林新霞 , 郭建輝．傳感器技術發(fā)展與前景展望 [J]．工業(yè)儀表與自動化裝置 , 2020，(02)． 107111． [3] 智 能家居的子系統(tǒng) [EB/OL]． 8． [4] 智能家居未來發(fā)展的趨勢 [EB/OL] ． /xinwen/shichangdong tai/． [5] 胡咸斌 ． ZigBee 技術及應用 [M]． 北京 ： 北京航空航天大學出版社 ， 2020． [6] 無線網絡技術的定義 [EB/OL]． [7] 無線網絡技術的 常見的幾個標準 [EB/OL]． /． [8] 李文仲 ， 段朝玉 ． ZigBee 無線網絡技術入門與實戰(zhàn) [M]． 北京航空航天大學出版社 ， 2020． [9] 潘恒曦 , 辛旺 , 范蟠果 ． Zigbee 在無線傳感器網絡中的應用 [J]． 機械與電子 ， 2020， (S1)：8790． [10] 崔文華． ZigBee 協(xié)議棧的研究與實現(xiàn) [D]．華東師范大學， 2020． [11] 房晶 , 吳昊 , 白松林 ． 嵌入式無線傳感器網絡節(jié)點與通信平臺的構建 [J]． 中國科技論文 在線 ， 2020， (01)： 2530． [12] 王文光，劉士興，謝武軍 ． 無線傳感器網絡概述 [J]． 合肥工業(yè)大學學報 (自然科學版 )，2020， (09)： 14171419． [13] CC2430 芯片的 IO 端 口 以 及 引 腳 功 能 [EB/OL] ． /． [14] DS18B20 溫度傳感器的概述 [EB/OL]． ． [15] LM324 集成放大器的概述 [EB/OL]． 1459 .html． [16] 馬晶晶． Zigbee 無線通信技術在智能家居中的應用研究 [D]．武漢理工大學， 2020． 42 致謝 在論文完成之際，我衷心的感謝我的指導師儲忠老師，感謝他幾個月年來對我的悉心指導和無微不至的關懷，感謝老師給我的幫助。今后 應 40 在實際環(huán)境中，網絡部分應與智能家居系統(tǒng)其他部分共同進行系統(tǒng)調試，以達到實際的需求。該系統(tǒng)能克服現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)中普遍存在的問題，但對于智能家居系統(tǒng)的整體實現(xiàn)與應用以及智能家居這項領域的普及來說，還有許多地方需要改進和擴展。還有溫控模塊，沒能實現(xiàn)溫度控制開關的目標。在溫度控制模塊發(fā)送溫度給 ZigBee 模塊，能從 口輸出低點品，使 LED 燈發(fā)亮 。 軟件設計方面實現(xiàn) 了 ZigBee 模塊之間的無線通信。 39 第五章 總結 已實現(xiàn)的功能 硬件設計方面包括電源模塊， 紅外報警模塊，光照監(jiān)測模塊以及溫度檢測模塊，均達到預期的設計指標，滿足系統(tǒng)的要求。 圖 47 紅外報警模塊實現(xiàn)實物圖 本章小結 本段先是給出了硬件方面的自我檢測，檢測表明硬件電路的完好性，后來便是本次設計的重 中之重，軟硬件的聯(lián)合調試。 圖 45 協(xié)調器建網和終端節(jié)點入網圖 37 當溫度達到 40℃以上時，檢測模塊上的 LED 燈點亮，電路導通，如圖 46 所示。檢測模塊接到協(xié)調器模塊的 P1 區(qū)的 P11 口和 P14 口，如圖 44 所 示。工作電路的測試圖如圖 43 所示。 電器控制電路的測試 按照電路原理，輸出的一個持續(xù) 的高電平會啟動繼電器工作，從而接通工作段的家居電器。光線暗時的工作電路如圖 42 所示。 圖 41 紅外檢測模塊檢測圖 34 光照檢測電路的測試 按照電路原理，在光線不是很強的情況下，光照檢測電路會產生一個高電平。 紅外檢測電路的測試 按照原理圖， 有物體阻擋住紅外線的時候會往輸出端產生一個高電平，我在輸出口并聯(lián)了一個發(fā)光管，以方便檢測，發(fā)光管亮即說明有高電平輸出。 33 第四章 聯(lián)調測試 本章對于做出來的實物電路進行測試，也對軟硬件進行聯(lián)合調試，是設計的最關鍵步驟。實物圖如圖 310所示。電路正常工作的時候，兩個輸出端口都是 ，故不會產生電壓差，沒有信號輸出。 圖 39 電器控制電路原理圖 工作原理： 利用簡單的繼電器來控制居家電器。實物圖如圖 3８所示。 30 圖 37 5V電源原理圖 工作原理： 220V 的交流電先經過線圈的變壓作用，把其轉變?yōu)?5V 左右的交 流電，在經過橋式整流電路，使其轉變?yōu)?5V 的直流電。實物圖如圖 36 所示。 28 圖 34 光照檢測模塊實物圖 溫度檢測模塊 原理圖如圖 35 所示。正常工作的時候是在無光照的情況下產生并發(fā)送一個高電平。電路在白天工作的時候，光照在光敏電阻上，如圖所示比較器的－端的電壓會是５ V，而＋端顯示固定的 ，故比較器輸出低電平。 圖 32 紅外檢測模塊實物圖 光照檢測模塊 原理圖如圖 33 所示。接入 ZigBee紅外檢測模塊的 口。 圖 31 紅外檢測電路原理圖 工作原理： 如圖 32 所示，當紅外對管發(fā)射并接收紅外線的時候，電路接通，比較器＋端相當于直接接地，即 0V 電壓，－端輸出為調整好的 ２ .５ V 電壓，故比較器 OUT 端輸出低電平。 25 第三章 硬件設計 硬件設計包括了上文提到的信息檢測模塊、家居控制模塊和電源管理模塊，以搭配 ZigBee 模塊舉起智能家居的硬件網絡，并要有硬件方面單獨的檢測。接著主要對基于Zigbee 的智能家居網絡進行了研究，介紹了 Zigbee 網絡設備類型以及目前三種網絡拓撲結構。結構引腳如圖 24 所示。 24 輸入端具有靜電保護功能這個是最常用的運算放大器 1， 2， 3 腳是一組 5，6， 7 腳是一組， 8， 9， 10 腳是一組， 12， 13， 14 腳是一組，剩下的兩個腳是電源，1， 7， 8， 14 是各組放大器的輸出腳，其它的就是輸入腳。 共模范圍擴展到負電源。 每封裝含四個運算放大器。 可單電源工作： 3V32V。 LM324 的特點 短路保護輸出。每一組運算放大器可用符號來表示，它有 5 個引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個信號輸入端，“ V+”、“ V”為正、負電源端，“ Vo ”為輸出端。該四放大器可以工作在低到 伏或者高到32 伏的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一。 23 表 21DS18B20 溫度傳感器數據表 集成放大器 LM324 LM324 系列器件帶有真差動輸入的四運算放大器。 DS18B20 溫度數據表： DS18B20 溫度傳感器的存儲器 DS18B20 溫度傳感器的內部存儲器包括一個高速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL 和結構寄存器。計數器 1 對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行減法計數，當計數器 1 的預置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數器 1 的預置將重新被裝入，計數器 1 重 新開始對低溫度系數晶振產生的脈沖信號進行計數，如此循環(huán)直到計數器 2 計數到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數值即 為所測溫度。高溫度系數晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數器 2 的脈沖輸入。 DS18B20 測溫原理如圖 3 所示。 22 VC 電纜直接出線或德式球型接線盒出線 ,便于與其它電器設備連接。 適用于 DN15~25， DN40~DN250 各種介質工業(yè)管道和狹小空間設備測溫。 測量結果以 9~12 位數字量方式串行傳送。 作電源 : 3~5V/DC。 測溫范圍 － 55℃～ +125℃，固有測溫分辨率 ℃。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設備數字測溫和控制領域 [14]。主要根據應用場合的不同而改變其外觀。 44 腳 (P2_4/XOSC_Q1): kHz XOSC 的 端口 [13]。 34 腳（ RF_N） :在 RX 期間向 LNA 輸入負向射頻信號；在 TX 期間接收來自 PA 的輸入負向射頻信號。 1%。 21 22 腳（ RBIAS1） :為參考電流提供精確的偏置電阻。 19 腳（ XOSC_Q2） : 32 MHz 的晶振引腳 2。 47 腳（ DVDD）： I/O 端口提供 ～ V 的電壓。 41 腳（ AVDD_DREG） :向電壓調節(jié)器核心提供 ～ V 電壓。 39 腳（ DVDD_ADC） :為 ADC 的數字電路部分提供 V 電壓。 37 腳（ AVDD_IF2） :為低通濾波器和 VGA 的最后部分電路提供 V 電壓。 35 腳（ AVDD_SW） :為 LNA/PA 交換電路提供 V 電壓。 31 腳（ AVDD_RF1） ： LNA、前置 偏置電路和 PA 提供 V 的電壓。 29 腳（ AVDD_VCO） :為 VCO 和 PLL 環(huán)濾波器最后部分電路提供 電壓。 27 腳（ AVDD_CHP）：為環(huán)狀濾波器的第一部分電路和充電泵提供 電壓。 24 腳（ RREG_OUT）：為 25， 27～ 31， 35～ 40 引腳端口提供 的穩(wěn)定電壓。 20 腳（ AVDD_SOC）：為模擬電路連接 ～ 的電壓。 43， 44， 45，46， 48 腳（ P2_4， P2_3， P2_2， P2_1， P2_0）：具有 4 mA 輸出驅動能力。 8， 9（ P1_0， P1_1） ： 有 20 mA 的驅動能力。如果需要外部設備，可對 I/O 口引腳產生中斷，同時外部的中斷事件也能被用來喚醒休眠模式。 ◆ 在輸入時有上拉和下拉能力。通過軟 件設定一組 SFR 寄存器的位和字節(jié)，可使這些引腳作為通常的 I/O 口或作為連接 ADC、計時器或 USART 部件的外圍設備 I/O 口使用。全部引腳可分為 I/O 端口線引腳、電源線引腳和控制線引腳三類。 ◆ 強大和靈活的開發(fā)工具。 ◆ 集成 AES 安全協(xié)處理器。 ◆ 具有電池監(jiān)測和溫度感測功能。 ◆ 較寬的電壓范圍（ ～ ）。在待機模式時少于 A 的流耗，外部的中斷能喚醒系統(tǒng)。 19 ◆ 優(yōu)良的無線接收靈敏度和強大的抗干擾性。 ◆ 高性能和低功耗的 8051 微控制器核。 CC2430 芯片采用 m CMOS 工藝生產；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于 27 mA 或 25 mA。 芯片主要特點： CC2430 芯片延用了以往 CC2420 芯片的架構，在單個芯片上整合了 ZigBee 射頻 (RF)前端、內存和微控制器。集成在內