智能家居系统中无线传感器网络的设计

时间:2011-04-21来源:网络

主程序主要分为2部分,网络协调器程序以及路由器、终端节点程序。
对于网络协调器主程序,首先初始化CC2430,然后初始化协议栈。之后程序建立一个新的网络,确定网络的ID号和频道号。之后程序开始进入监测状态。如果有新的设备请求加入网络,则为其分配网络地址,批准其加入网络。同样,协调器接收终端设备无线发送来的信息,并通过串口发送给上位机,或者从上位机得到命令,发送过终端设备。
对于路由器、终端节点程序,首先初始化CC2430,然后初始化协议栈。之后程序开始搜索网络,当附近存在网络时,则申请加入网络。之后程序进入待机休眠状态。如果终端传感器有信息要发送,或者接收到协调器的命令,则唤醒设备,进行无线发送或接受。当事件处理完时,重新进入待机休眠状态。

5 系统实现
系统的功能主要包括以下几个方面:建立树状网络拓扑结构;查询网络中各节点信息和传感器数据,如电池电量、节点温度信息等;控制节点的开关功能。
本系统使用了4个无线网络节点,这样能够组成一个基本的无线网络。并且根据情况做了多种组网测试:
1)1个协调器节点,3个终端节点;
2)1个协调器节点,1个路由器节点,2个终端节点;
3)1个协调器节点,2个路由器节点,1个终端节点。
在2)和3)情况下,根据节点与协调器节点之间距离、各节点彼此之间距离的不同,又会产生多种组网方式。例如2)情况下,终端节点离协调器近的话,会直接与协调器连接;而当搜索不到协调器时,就会通过路由器来连接。图5为3)情况下的一种网络结构。
图5所示为C51RF-WSN网络监控软件所截图,通过此软件,可以实时查看网络状态,并能向各个节点发送命令信息,例如查看网络状态,查看信号质量,电池电量,采集数据信息等。

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智能家居系统的终端节点可以包括许多内容,从而实现一些子系统。例如:照明系统,调温系统,报警系统,家电控制系统等。在我们设计的无线网络系统中,实现了远程控制灯开关照明;利用DHT11温湿度传感器实现终端节点的温湿度监测,其信息能够在PC机上很好的显示出来。
图6所示为传感器所测2个路由器节点与1个终端节点的温湿度信息。

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6 结束语
针对我国智能家居快速发展的背景,本文对基于ZigBee技术的智能家居组网进行了软硬件设计。ZigBee无线传感器网络系统以CC2430无线射频芯片为核心,节省了成本,并且终端节点小巧,放置灵活,功耗极低,提高了监控能力,再加上采用树状网络结构使得通信更加可靠,易于控制,非常方便实用,并且成本低廉。因此,ZigBee技术将会有广阔的应用前景。

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关键词: 网络 设计 传感器 无线 系统 智能家居

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