本项目设计目标是基于Wi-Fi基础上的智能家居无线传感网节点设计,实现了一个简易的智能家居节点。其核心是无线网络的组建以及对温度的监控,该技术可以应用于很多需要对温度进行监控的地方,具有广阔的应用前景。
1。2可行性分析
1。2。1硬件平台可行性分析
本项目所需要的硬件清单:
表1-1:硬件清单表
1: ZigBee CC2530网关主机 2: ESP8266芯片
3: ZigBee CC2530终端节点 4: DS18B20温度传感器
5:继电器 6:电源及其他辅助硬件
7: Android移动电话 8:LCD显示器
表1-1中列出的硬件都是在试验中比较常见的,网关主机与ZigBee终端之间通过ZigBee传输温度数据,ZigBee网关主机上集成的ESP8266则负责将接收到的温度数据通过Wi-Fi传给Android移动电话上。传输数据过程中结合了ZigBee和Wi-Fi两种无线通信技术。
1。2。2软件开发技术可行性分析
在项目设计过程中,使用Windows7旗舰版 Service Pack 1作为操作系统,用到的软件有IAR EW8051-8。1,Proteus仿真软件,串口调试软件sscom32以及网络调试助手。
IAR EW8051-8。1开发软件是第一次使用,首次使用IAR集成开发工具的时候要配置工程文件。IAR集成开发工具进行程序烧录和代码调试,在前期设计过程中,主要通过在Proteus上进行仿真模拟,了解熟悉项目设计中要使用的硬件的功能特性,到后期在实物上进行操作时才能得心应手。
1。3常见的近距离无线通信技术
Wi-Fi(Wireless Fidelity)即IEEE802。11x,主要目的是提供无线局域网的接入,可实现几Mbps至几十Mbps的接入。Wi-Fi的特点是通讯距离远,可以解决使用者百米之内的的通信需求。Wi-Fi规定了协议的物理层(PHY)和媒体接入控制层(MAC),并且依赖TCP/IP作为网络层[2]。
ZigBee技术是一种无线短距离通信技术,低功耗、低本钱、易应用,核心是多信道无线通信装置和微控制器,特点是自动组成网络,以2。4GHz为主要频段,采用扩频技术,固定只以几十Kbps的传输速度、完成几米至几十米的距离无线组网通讯的能力。
蓝牙(Bluetooth)主要工作在2。4GHz的频段,信道带宽为1MHz,异步非对称连接数据速率为723kbps;连接距离一般小于10m,距离相比较ZigBee更短。蓝牙传输数据是在主设备和其他从设备中进行的。
上述三种较为常见的近距离无线通信技术,就我个人在生活中的使用情况而言,蓝牙传输距离最近,同时在设备连接和传输数据的过程中也是最不稳定的。Wi-Fi和ZigBee各自有各自的优点和缺点,Wi-Fi传输速度大、距离远,从用户角度上来,这能很好地满足他们高效率、便捷的生活,但是功耗大于ZigBee;而ZigBee功耗低、可以自行组成网络,但是不能直接与Android移动电话连接传数据,必须要在传输数据过程中有个媒介转接,Wi-Fi则是这个传输数据转接过程中最好的媒介,ZigBee和Wi-Fi两者搭配起来使用,才能最大化地弥补各自的短处实现一个最优系统。
2系统方案
2。1系统模块
根据设计任务书的要求,我将该功能节点主要分为以下五个功能模块,如图2-1:
图2-1:系统功能模块
(1) 采集温度模块
(2) 数据通信模块
(3) Wi-Fi发送温度数据模块
(4) 自动预警模块
(5) 读写温度数据模块
2。2模块功能详细描述论文网
本设计大致分为了以下五个部分,(1)采集温度模块:DS18B20采集温度数据;(2)数据通信模块:Android移动电话与ESP8266进行数据互传;(3)Wi-Fi发送温度数据模块:ZigBee CC2530开发板通过Wi-Fi口发送温度数据到Android移动电话上;(4)自动预警模块:采集到的温度数据高于设置的温度值后,继电器控制电路工作,进行预警;(5)读写温度数据模块:CC2530 Flash控制器掉电存储温度数据。