zigbee实验.doc

无线传感网络设计
-----基于手机(联想a698t)
计算机科学与技术1205班0911120513孙斌
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手机操作系统为Android OS
网络连接 GSM/TD-SCDMA/GPRS/EDGE
支持频段:2G:GSM 900/1800/1900 3G:TD-SCDMA 2010-2025MHz
支持WAPI兼容WIFI()
电容触摸屏
摄像头传感器类型为CMOS
支持重力传感器
支持光线传感器
支持距离传感器
电容触摸屏

家庭环境智能监测系统是智能家居系统中至关重要的一部分,一般包括温
度、湿度、光线、火灾,.有毒气体等的监测。通过获得的这些对象信息,用户可以多种方式感知家庭内部的环境信息并且对家庭进行相应的处理和控制。当采集到的光强数据低于设定值时,用户可以通过软件调节灯光的强弱;当感知到的温度高于或低于人的舒适温度时,系统自动打空调;当家庭环境的湿度过低时,管理中心控制加湿器的打开;当家庭煤气发生泄漏或发火灾时候,烟雾传感器将感知数据发送给用户,实施报警。家庭环境智能监测为用户提供了可靠、完善的居所环境信息,使得人们的生活更加舒适、高效、安全。本系统设计特点如下:
(1)提供全面的家庭环境真实信息,保证了家庭内部的安全。
(2)据弃了有线家庭环境监测系统铺设成本高,扩展性和维护性差的缺点。
(3)不受地理和空间限制,只要在网络覆盖范围内,就可以通过手机随时掌
握家庭环境的最新信息。

图1
家庭环境智能监测系统结构如图1所示,由家庭内部网络、家庭网关和外部
网络三部分组成,各自功能如下:
(1)家庭内部网络采用ZigBee无线技术实现内部网络的组建。网络中主节点
举起网络后,传感器节点以关联方式加入ZigBee网络,在每个传感器节点上都搭载了温度、湿度、光强和烟雾传感器以及LED灯。传感器节点将特定环境对象的数值发送到主节点,同时传感器节点接收由主节点发来的灯光控制命令。
家庭网关是沟通内部网络和外部网络的桥梁,将传感器节点数据汇总后送至外部网络,同时接收外部网络的请求命令并且转发给内部网络子节点。本文设计的家庭网关包括ZigBee主节点和计算机两部分,二者之间采用串通信。SgBee主节点又称为协调器节点,负责整个agBee网络的搭建和传感器子节点数据汇聚。在计算机安上装家庭环境监测管理软件,一方面作为人机交互的窗口,向用户直观的显示当前家庭各项环境信息参数,另一方面作为服务器,与网络中的Android手机客户端进行数据的传输和命令的发送。
外部网络为基于3G或GPRS网络的远程家庭环境监测提供了途径。本系统所开发的Android应用软件作为客户端可以访问设为服务器的家庭网关计机。在Eclipse平台下加载Android 发工具包,使用JAVA语言对应用软件界面及网路之间通倩进行编程。用户通过Android手机上的软件,可以实时获悉家庭环境的温度、湿度、光强和气体浓度信息,并能实现对灯光的控制。

对家庭环境中光强的实时釆集使用GM75系列光敏电阻来完成,光强感应检测电路如图1所示,光敏电阻与200k电阻串联分压,通过光敏电阻上的电压与总电压的比值来确定此时光敏电阻的阻值,2530的P0 口有AD转换功能, 口输入转换为数字信号进行处理。
图1
家庭环境智能监测系统的软件构架是:各个传感器节点按照一定的路由协
议,将采集到的家庭环境信息传送至主控节点。主节点是整个ZigBee网络的核心,是沟通传感器节点和计算机的桥梁。计算机安装了家庭环境监测系统管理软件,通过软件直观地向用户呈现环境状态信息并接收用户发出的灯光控制指令,同时计算机作为服务器连接至互联网。整个系统用于获取信息的平台基于层次化架构,系统软件框架图如图2所示,
图2
:星型结构(star)、网状结构(Mesh)和树簾状结构(Cluster-Tree)。星型拓扑结构属于集中控制型网络,所有子节点必须通过中心节点进行转发。这种拓扑结构需要耗费大量的电缆,中心节点负担重,传输距离有限[?]。网状拓扑结构中所有节点都处于“平等"地位,两个节点之间可以通过多跳直接互相通信,不一定要通过协调器但是网状结构功耗很大,在硬件平台上实现成本高且较复杂。在树簇状网络结构中,协调器节点和路由器节点是全功能节点(FFD),而叶子节点即端节点是精简功能节点(RFD) t48]。网络协调器节点将自己设为树簇头,同时为该树续网络选择一个附近网络没有使用过的网络标识号。之后协调器广播信标巾贞,附近射频部件