【正文】 優(yōu)點，但它只能顯示數(shù)字和簡單字母，而設(shè)計中要求顯示時、分、秒、年、月、 日等多個信息，使用數(shù)碼管的話會使硬件電路設(shè)計龐雜，而且連線復(fù)雜，單片機接口欠缺，不夠使用，故不采用此方案。故采用 DS1302 來作為時鐘芯片。 方法較為簡單，簡化硬件電 路，但在時間精度上必然與實際時間有一定的差距，不符合設(shè)計中對實時顯示精度的要求，故不采用此方案。根據(jù)以上分析，本次畢業(yè)設(shè)計采用 STC89C52 芯片， STC89C52 是一款功耗低，高性能的 8 位 CMOS微控制器，具有 8K 可編程 Flash 存儲器，方便下載程序，性價比高，能較好的適應(yīng)本實驗要求。 根據(jù)設(shè)計要求，主模塊具體分為主控芯片、時鐘模塊、顯示模塊、 傳感器模塊、無線模塊這五個部分，系統(tǒng)框圖如圖 ： S T C 8 9 C 5 2 模 模S T C 8 9 C 5 2 模 模C C 2 5 3 0 模 模C C 2 5 3 0 模 模模 模 模 模 模 模模 模 模 模 模 模L C D 模 模 模 模模 模 模 模模 模 模 模 模 模 模 模 模 模 圖 基于 Zigbee 的火災(zāi)報警系統(tǒng) 原理框圖 AT 系列和 STC系列單片機的選擇： AT89C 系列 單片機不能進行在線編程， AT89C 系列和 STC系列都可以 ISP 在線編程，但 是 STC可通過串口在線編程，而 AT 系列采用并口編程方式，相對來說， STC的編程方式更為簡單也較 為 普遍，基于這一點，本設(shè)計選擇 STC系列。 只要 了解 了森林火災(zāi)發(fā)生 的條件，防火系統(tǒng) 的 設(shè)計 也 就有跡可循。 2 系統(tǒng)方案選擇 森林火災(zāi)不僅給人類 經(jīng)濟 的 建設(shè)造 成 了 巨大 的 損失，破壞 了生態(tài)環(huán)境，而且也 威脅到 了我們 人類 的生命以及財產(chǎn)安全。 第四 部分 系統(tǒng) 的軟件設(shè)計 描述了 無線模塊各個節(jié)點之間數(shù)據(jù) 傳輸 的原理以及主從模塊軟件設(shè)計流程。 第二 部分 方案選擇主要論述了本課題總體的設(shè)計思想及系統(tǒng)框圖，對系統(tǒng)各個模塊所用芯片進行了選擇。 本課題主要是研究并實現(xiàn)一個基于 Zigbee 協(xié)議的無線網(wǎng)絡(luò)的火災(zāi)監(jiān)控系 統(tǒng) ，這個系統(tǒng) 由兩 個部分組成：發(fā)送端 和 接收端 ?，F(xiàn)在家具產(chǎn)品多種多樣，智能化、小型 化的節(jié)能、綠色、安全產(chǎn)品越來越受到普通大眾的青睞。因此，本設(shè)計將致力于研究一種基于 Zigbee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用通信模塊組建小型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并進行傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟硬件設(shè)計。在工廠安裝 這種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 技術(shù) 的監(jiān)測 系統(tǒng)必然會 大大的 改善工廠 運作 的 條件，降低設(shè)備 的 維護成本 。那 時 將會釋放更多的 微小傳感器 到大氣中去 檢測任何東西。 ③時延短：一般時延是 在 15 毫秒至 30 毫秒之間； ④ 安全： Zigbee 提供了數(shù)據(jù)完整性 的 檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用 AES128，還 可以靈活 的確定它的 安全屬性； ⑤ 有效范圍小： Zigbee 有效覆蓋范圍為 10～ 75 米之間，具體依據(jù)實際發(fā)射功率的大小和各種不同應(yīng)用模式而定，基本上可以 覆蓋普通 家庭 環(huán)境 或 者 辦公室 的 環(huán)境； 隨著研究 進一步 的 深入，傳感器將 會 變得更小，而且功能 也會越來越完善。 而 這也是 Zigbee 的支持者 們 一直 以來比較自豪 的 獨到優(yōu)勢 。由于 Zigbee 具有功耗低、價格低、 數(shù)據(jù)傳輸 速 率 低 、傳 輸范圍小和支持 的節(jié)點眾多等優(yōu)點，因此它和 其他 的同類型陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁，共 55 頁 無線通信技術(shù)相比 之下，優(yōu)勢盡顯無疑 [6]。但 是 由于任何 的控制和同步信息都要通過 多重 的 鏈路 來 到達接收點， 所以 要實現(xiàn)同步和控制 會 比較困難。信息流首先傳至 同一 個 子網(wǎng)內(nèi) 部 的主節(jié)點 上 ， 然后 通過網(wǎng)關(guān)節(jié)點 再 到達更高層 的 子網(wǎng)，隨后繼續(xù)上傳 一直到其 到達中心采集節(jié)點 為止 。 星型網(wǎng)與對等網(wǎng)相互結(jié)合便形成了 混合網(wǎng)。這種網(wǎng)絡(luò) 的 結(jié)構(gòu)支持 Ad Hoc 網(wǎng)絡(luò)， 它允許 用多跳路由的途徑在網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)。 對等網(wǎng) 是 由主器件連接在一起 而 形成 的 ， 它 又可 以 分為簇樹 結(jié)構(gòu)和點對點 結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器一般 在這種網(wǎng)絡(luò)中會使用持續(xù)的電力系統(tǒng)供電，而其他設(shè)備則 采用電池供電。 （ 2） Zigbee 的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) Zigbee 主要采用了三種組網(wǎng)方式，對等網(wǎng)、星型網(wǎng)及混合網(wǎng) [5]。 可作為協(xié)調(diào)器或設(shè)備與任何設(shè)備進行通訊 簡單功能 設(shè)備（ RFD） 星型網(wǎng)絡(luò) 內(nèi)存小，功耗低，功能簡單。這兩種物理設(shè)備 功能 的 描述 如表 所示 。 Zigbee 聯(lián)盟還 開發(fā)了安全層，用來 保證這 一 種便攜設(shè)備不會輕易 的泄漏它的 標(biāo)識，而且 其它的節(jié)點不會獲得 這 一 種利用網(wǎng)絡(luò)的遠距離 的傳輸 [4]。 人們 便 借此 來稱呼一種專注于成本小、功耗 低、 速率 低以及 復(fù)雜度 低 的近距離 的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，也包括 了這種寓意。下面對 Zigbee協(xié)議加以介紹。隨著 Zigbee技術(shù) 的 逐漸 成熟 ，國內(nèi)多家單位 已經(jīng) 將基于 Zigbee 的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于煤礦安全、環(huán)境監(jiān)測、智能家居 、 遠程抄表等領(lǐng)域，從理論和實踐上獲得了突破 。 在我國采用無線通信方式 的 火災(zāi)報警系統(tǒng)也 日漸 受到重視， 因 其 方便安裝 、靈活性 較 好 以 及 容易 擴展等 特點 ， 能 適用 很多公共場所， 所以成為 現(xiàn)代火災(zāi)自動報警 的 發(fā)展方向。 我國煙霧超標(biāo)報警技術(shù)實現(xiàn)了較快發(fā)展，但由于在實際應(yīng)用中，煙霧超標(biāo)報警系統(tǒng)的通訊協(xié)議不一致，煙霧超標(biāo)報警自動排氣工程技術(shù)水平還相對落后，還存在著一些比較突出的問題。這些國家進行了非常有益的嘗試，在公共報警研究工作中引入火災(zāi) 自動報警，然后 再 對火災(zāi)報警 及其 相關(guān)方面的監(jiān)控系統(tǒng)進行整合，做到了統(tǒng)一管理，這樣 便 給消防部門開展工作帶來了很大便利，消防 人員可以 快速 并 準(zhǔn)確 地判斷火災(zāi)現(xiàn)場，從而可以有效進行火災(zāi)處理工作。 國內(nèi) 有 關(guān)于 無線 傳感器網(wǎng)絡(luò) 研究還處于 剛起步的階段，但由于 無線 傳感器網(wǎng)絡(luò) 是 門新興的技術(shù)，國內(nèi)與國際之間的水平的差距 并不 是 很大，及時開展這項對人類未來生活有深遠影響的前沿科技的研究，對整個國家的社會、經(jīng)濟 都 將有重大的戰(zhàn)略意義。 2020年 9 月 29日，中科院 的上海微系統(tǒng)與信息 研究所聯(lián)合多家研究所、高校 所 共同承擔(dān)的“無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 的 關(guān)鍵技術(shù) 攻關(guān)及其在 交通中的應(yīng)用示范研究”項目完成 了 驗收。極少數(shù)企業(yè) 也 已經(jīng)開始使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù) [2]。國際上許多著名的大學(xué)和公司紛紛從不同的 角度 、不同的 層次 對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行了研究和開發(fā)。由于 它 采用了有線連接，線路容易 磨損 或遭到腐蝕、 老化 ，系統(tǒng)造價高、耗材多、 擴展能力差、 功耗大、 設(shè)計、施工與維護復(fù)雜 ， 在火災(zāi)發(fā)生前后不能有效地發(fā)揮其作用。 總線型的 自動報警系統(tǒng)采用微處理器控制，通過總線 來與 控制器實現(xiàn)信號傳送，它 和 以前的產(chǎn)品 比起來 有了很大的飛躍，布線 方面工作 顯著減少，安裝調(diào)試變得容易，降低了安裝和維修費用，目前國內(nèi)生產(chǎn)的火災(zāi)自動報警系統(tǒng)大多數(shù)為此類產(chǎn)品。根據(jù)它的發(fā)展過程又可以將它 分 為以下 三 種類型 ：多線 型 ，總線型 以及 無線型。排除了 一些 設(shè)備 的 質(zhì)量不過關(guān)等 因素 之 后 ,我們發(fā)現(xiàn)這些情況往往 是 因探測設(shè)備受到干擾 造成的 [1]。但是 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)置 之 后 ,往往會發(fā) 現(xiàn) 系統(tǒng)有些不 如人意的地方。美國消防協(xié)會強調(diào)煙霧報警器在 消除火災(zāi) 、 拯救生命 方面 發(fā)揮著越來越重要的作用， 美國消防協(xié)會 指出美國家庭火災(zāi)死亡人數(shù)的 40％是由于 沒有 安裝報警器造成的。 the temperature detection circuit III 目 錄 1 緒論 ............................................................................................................... 1 課題背景 ............................................................................................... 1 課題研究現(xiàn)狀和前景 .......................................................................... 1 課題研究意義 ....................................................................................... 3 論文結(jié)構(gòu) ............................................................................................... 3 2 系統(tǒng)方案選擇 ............................................................................................... 3 設(shè)計要求 ............................................................................................... 3 方案選擇 ............................................................................................... 4 主控芯片的選擇 ......................................................................... 4 時鐘芯片的選擇 ......................................................................... 4 顯示模塊的選擇 ......................................................................... 4 煙霧傳感器的選擇 ..................................................................... 5 無線模塊的選擇 ......................................................................... 5 3 硬件設(shè)計 ....................................................................................................... 7 單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計 ...................................................................... 7 時鐘電路設(shè)計 ...................................................................................... 8 顯示電路設(shè)計 .....................................................................................11 煙霧檢測電路的設(shè)計 ........................................................................ 12 DS18B20 外圍電路的設(shè)計 .................................................................. 12 報警電路的設(shè)計 ................................................................................ 13 無線模塊電路的設(shè)計 ........................................................................ 14 IV 4．系統(tǒng)軟件設(shè)計 .......................................................................................... 18 仿真環(huán)境介紹 .................................................................................... 18 Zigbee 模塊的數(shù)據(jù)傳輸原理 ............................................................ 18 主模塊軟件設(shè)計 .................................................................................