【正文】 最終測試表明，各功能模塊和管理系統(tǒng)都能正常工作。 圖 ZigBee 管理系統(tǒng)界面 圖 管理系統(tǒng)監(jiān)控界面 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 第四節(jié) 本章小結(jié) 本章主要是對系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能進(jìn)行測試，主要測試煙霧傳感器對空氣中煙霧濃度檢測和溫濕度傳感器對家居生活中溫度和濕度的檢測。 圖 是剛打開管理系統(tǒng)時的界面顯示，當(dāng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)建立起，各功能模塊都正常工作，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時，顯示的界面如圖 所示： 我們先打開管理系統(tǒng)，找到串口，并打開，然后點(diǎn)擊“自動更新”按鈕，最后按下終端設(shè)備上的 S1 鍵，進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳，這時管理系統(tǒng)的界面上就會顯示功能模塊采集到的數(shù)據(jù)。 當(dāng)室內(nèi)空氣質(zhì)量良好時，功能模塊狀態(tài)如圖 所示： 圖 空氣質(zhì)量良好模塊狀態(tài) (綠色 led 燈關(guān)閉 ) 當(dāng)室內(nèi)空氣中 煙霧濃霧偏高 時，功能模塊狀態(tài)如圖 所示： 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 圖 煙霧濃度偏高模塊狀態(tài) (綠色 led 燈亮起 ) 第三節(jié) ZigBee 管理系統(tǒng)界面 ZigBee 管理系統(tǒng)時一款對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理和監(jiān)控的軟件，針對不同的開發(fā)項(xiàng)目，可以設(shè)定不同的模型，本設(shè)計所用到的 ZigBee 管理系統(tǒng)涉及到的功能有：環(huán)境溫濕度的檢測以及溫度 /濕度的趨勢曲線；煙霧檢測功能和燈控功能。 第二節(jié) 煙霧檢測模塊測試 煙霧報警模塊在室內(nèi)空氣質(zhì)量良好時 功能模塊上的 led 燈是處在關(guān)閉狀態(tài)的， 當(dāng)煙霧濃霧偏高時， 功能模塊中的 led 燈打開， 同時系統(tǒng)把抽風(fēng) 那 機(jī)打開把室內(nèi)有害氣體排出室外；當(dāng)煙霧濃度過高時， 功能模塊中的 led 燈打開， 同時啟動蜂鳴器進(jìn)行煙霧報警。 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 圖 終端設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)協(xié)調(diào)器突然斷電，也就網(wǎng)絡(luò)消失，這時終端設(shè)備 led1 和 led3 都閃亮，一直掃描周圍環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)存在情況。 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 第 五 章 系統(tǒng)測試 第一節(jié) 網(wǎng)絡(luò)測試 本文的無線網(wǎng)絡(luò)中包括兩個節(jié)點(diǎn)，一個協(xié)調(diào)器，一個終端設(shè)備。紅外人體感應(yīng)模塊的程序流程圖如圖 所示： 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 圖 紅外人體感應(yīng)模塊程序流程圖 三、溫濕度檢測模塊 溫濕度檢測模塊是對家居環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行實(shí)時檢測，當(dāng)溫度過高或過低時可以通過空調(diào)控制室內(nèi)的溫度， 使室內(nèi)溫度保持在一個適當(dāng)?shù)臏囟戎?；同樣，?dāng)室內(nèi)濕度過高或過低時，可以 通過抽濕器或加濕器對室內(nèi)濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。 紅外傳感器正常工作時，人在進(jìn)入傳感器的檢測范圍內(nèi)，輸出高電平。 我們通過在窗戶附近安裝人體紅外傳感器，檢測到小孩靠近窗戶時將關(guān)閉窗戶，小孩離開窗戶后將把窗戶打開，最大限度保護(hù)小孩的安全。 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 圖 煙霧檢測模塊程序流程圖 二、紅外人體感應(yīng)模塊 紅外人體感應(yīng)模塊在智能家居系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，可以應(yīng)用在家門外，檢測是否有陌生人靠近房屋，也可以使用在保險柜處，檢測是否有人在保險柜附近活動，還可以使用在窗戶邊，有效的防止小孩在窗戶邊玩耍時，不小心從窗戶掉到樓下去。假設(shè)程序中經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字是 C，在程序中可以設(shè)兩個值 C C2，假設(shè) C1=400， C2 =800，若 CC1，系統(tǒng)把室內(nèi)的抽風(fēng)機(jī)打開，把有害氣體排出室外，若 CC2，系統(tǒng)把蜂鳴器開起，進(jìn)行報警。而 R3的下降則會導(dǎo)致 MQ2 的 4 腳、 6 腳對地輸出的電壓增大，所以氣體濃度增大，其輸出電壓也會增大。 LcoutsLRVV RR? ? （ ） Vc 為回路電壓即電源電壓，其加在 MQ2 傳感器的 1 腳、 3 腳之間， Vout是傳感器 4 腳、 6 腳輸出電壓， R3為傳感器的體電阻。 如圖 所示， MQ2 其他傳感器有 6 只針狀管引腳，其中 4 個用于信號輸出， 2 個用于提供加熱電流。根據(jù)傳感器輸出的電壓大小判斷環(huán)境中可燃性氣體濃度的大小。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的軟件流程圖如圖 所示： 圖 協(xié)調(diào)器軟件流程圖 第三節(jié) 功能模塊的軟件設(shè)計 一、煙霧檢測模塊 MQ2 氣體傳感器可檢測多種可燃性氣體，當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃性氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器在完成初始化后，則新建無線網(wǎng)絡(luò)，如果新建網(wǎng)絡(luò)成功，允許網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器設(shè)定為綁定 [19]。在接收到數(shù)據(jù)傳送請求之后，無線傳感器節(jié)點(diǎn)就會將采集的環(huán)境數(shù)據(jù)值按時傳給協(xié)調(diào)器，無線控制節(jié)點(diǎn)則接收協(xié)調(diào)器的控制命令對執(zhí)行器件進(jìn)行相應(yīng)的控制輸出 [19]。作為底層普通節(jié)點(diǎn)的無線通信模塊，當(dāng)節(jié)點(diǎn)初始化后，它會依據(jù) ZigBee 協(xié)議搜尋網(wǎng)絡(luò)，并請求加入節(jié)點(diǎn)。一般的傳感器節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)作為底層普通節(jié)點(diǎn)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過簇中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行收集轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)調(diào)，再經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器到達(dá)監(jiān)控中心服務(wù)器。本系統(tǒng)的傳感器單元采集、傳輸數(shù)據(jù)設(shè)計為周期工作，系統(tǒng)各傳感元件狀態(tài)可分為工作狀態(tài)和休眠狀態(tài)。然后 確定了 該方案所涉及到的功能模塊（主要包括溫濕度檢測模塊、煙霧檢測模塊、人體感應(yīng)模塊、光電傳感模塊、顯示模塊和繼電器模塊），對各個功能模塊進(jìn)行分析，最后確定各個功能模塊的設(shè)計。 繼電器的原理圖如圖 所示： 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 圖 繼電器原理圖 繼電器模塊的電路圖如圖 所示： 圖 繼電器模塊電路圖 第四節(jié) 本章小結(jié) 本章通過對 基于物聯(lián)網(wǎng)的 智能家居的分析，確定了系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計，然后針對其方案進(jìn)行軟硬件選型。 CC2530 的 I/O 口輸出電壓高電平為 ，直接接上繼電器后電平被拉低，無法控制繼電器的閉合。一個典型簡單的功率驅(qū)動環(huán)節(jié)就是繼電器的驅(qū)動。 CC2530是一個弱電器件 ,一般情況下它們大都工作在電壓為 5V甚至更低、驅(qū)動電流在 mA 級以下，而要把它的輸出用于一些大功率場合， 比如控制步進(jìn)電機(jī)，很顯然是不可行的。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。 由于家電電器工作電壓是 220V，而單片機(jī)工作電壓是 5V，因而監(jiān)控家電時需要引入繼電器。 六、繼電器模塊 繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一 [17]。 ? RST(RES)：硬復(fù)位 OLED。 ? RD：從 OLED讀取數(shù)據(jù)。 ALIENTEK OLED 模塊的 8080 接口方式需要如下一些信號線： ? CS： OLED片選信號。在不同模式下，我們需要的信號線數(shù)量是不同的，在 8080模式下，需要全部 13條，而在 IIC模式下，僅需要 2條線就夠了！這其中有一條是共同的，那就是復(fù)位線 RST（ RES）， RST上的低電平，將導(dǎo)致 OLED復(fù)位，在每次初始化之前，都應(yīng)該復(fù)位一下 OLED模塊。 5 種模式通過模塊的 BSO~2 設(shè)置， BSO~2 的設(shè)置與模塊接口模式的關(guān)系如表 所示 表 設(shè)置 5 種模式與模塊接口的關(guān)系 模塊跳線口 IIC 接口 6800 并行接口 808 并行接口 4 線串行接口 3 線串行接口 重慶郵電大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 BS0 0 0 0 0 1 BS1 1 0 1 0 0 BS2 0 1 1 0 0 顯示模塊的原理圖如圖 所示： 圖 顯示模塊原理圖 該模塊采用 8*2的 ，總共有 16個管腳，在 16條線中，我們只用了 15條，有一個是懸空的。 ? 多種接口方式，該模塊提供了總共 5 種接口包括： 6800、 8080 兩種并行接口方式、 3 線或 4 線的串行 SPI 接口方式、 IIC 接口方式（只需要兩根線就可以控制 OLED 了）。 ? 尺寸小，顯示尺寸為 寸，而模塊的尺寸僅為 27mm*26mm 大小。以目前的技術(shù)， OLED 的尺寸還難以大型化，但是分辨率卻可以做到很高。 LCD 都需要背光，而 OLED 不需要，因?yàn)樗亲园l(fā)光的。 OLED 由于同時具備自發(fā)光，不需要光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲線面板、使用溫度范圍廣、構(gòu)造及制程比較簡單等優(yōu)點(diǎn)。因此自動控制、家用電器中得到廣泛的應(yīng)用 [16]。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成的其他傳感器，對許多非電量進(jìn)行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號的變化即可。 ? 輸出高電平信號 ：可方便與各類電路實(shí)現(xiàn)對接。（此時間可設(shè)置在零點(diǎn)幾秒至幾十秒） [14]。 ? 具有感應(yīng)封鎖時間（默認(rèn)設(shè)置 的封鎖時間）：感應(yīng)模塊在每一次感應(yīng)輸出后（高電平變成低電平），可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間段，在此時間段內(nèi) 感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號 [13]。 ? 光敏控制（可選擇，出產(chǎn)是未設(shè)置）可設(shè)置光敏控制，白天或光線強(qiáng)時不感應(yīng)。 ? ?RLsL RLVc VR RV?? （ ） 三、人體紅外探測模塊 本設(shè)計采用 HCSR501 人體感應(yīng)模塊進(jìn)行人體探測， HCSR501 是基于紅外線技術(shù)的自動控制模塊，采用德國原裝進(jìn)口的 LHI778 探頭設(shè)計，靈敏度高，可靠性強(qiáng)，超低電壓工作模式，廣泛應(yīng)用于各類自動感應(yīng)電器設(shè)備，尤其是干電池供電的自動控制產(chǎn)品。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。 MQ2 氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫 (SnO2)。 1 177。 1 %RH/yr 溫度 分辨率 1 1 1 ℃ 8 8 8 Bit 重復(fù)性 177。 5 %RH 互換性 可完全互換 量程范圍 0℃ 30 90 %RH 25℃ 20 90 %RH 50℃ 20 80 %RH 響應(yīng)時間 1/e(63%)25℃，1m/s 空氣 6 10 15 S 遲滯 177。 1 %RH 精度 25℃ 177。因?yàn)樵摦a(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價比極高等優(yōu)點(diǎn)。它應(yīng)用專門的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感器技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。本文的天線電路設(shè)計如圖 所示： 圖 天線電路 第三節(jié) 功能模塊介紹 本設(shè)計主要涉及到溫濕度檢測模塊、毒煙檢測傳感器模塊、人體紅外探測模塊、光敏傳感器模塊、液晶顯示模塊和繼電器。 二、 CC2530 最小系統(tǒng)組成 CC2530 最小系統(tǒng)的構(gòu)建是保證 CC2530 能夠?qū)崿F(xiàn)其所有功能的前提條件，該芯片只需要少許的外部器件就能夠完成其最小系統(tǒng)的搭建。定時器的當(dāng)前值可以從 SFR 寄存器 ST2： ST1：ST0 中讀取。定時器用于范圍廣泛的控制和測量應(yīng)用。 CC2530 采用 6mm*6mm 的 QFN40 封裝， CC2530 功能引腳圖如圖 所示： 圖 CC2530 功能引腳圖 CC2530 共有 4 個定時器。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時間短進(jìn)一步確保了低功耗能源消耗。 CC2530有四種不同的閃存版本： CC2530F32/64/128/256，分別具有 32/64/128/256KB的閃存。它能夠以非常低的總得材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。所以不需要設(shè)計專門的電源模塊供電，那樣在使用過程中也是十分的不方便，除了用電池供電外，還有一種方法，就是用太陽能電池對節(jié)點(diǎn)供電，在這里就不介紹太陽能電池供電的情況了。 第 三 章 課題的硬件描述 第一節(jié) 設(shè)計總框圖 本設(shè)計通過組建一個 ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對家居環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。 最后介紹基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居的安全系統(tǒng)，安全問題應(yīng)該是智能家居系統(tǒng)最重要、最優(yōu)先