本文首先介绍了防盗报警系统的研究背景与意义及其发展状况。其次,详细介绍了本文设计中所用到技术:ZigBee通信协议技术和人体热释电红外传感器技术。同时,设计出一个完整的系统将两者运用到防盗报警系统中。对于该系统的软硬件设计也分别进行了详细介绍与分析。
2。ZigBee通信协议
ZigBee技术作为一种新型的短距离无线网络通信技术,主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有间歇性数据、周期性数据和低反应时间数据传输的应用。它是为低速率控制网络设计的标准无线网络协议,依据IEEE802。15。4标准,在数千个微小的传感器之间相互协调实现通信。
2。1 ZigBee协议概述
ZigBee,在中国被译为“紫蜂”。这一构思,来自于对蜜蜂的观察。当蜜蜂发现了花粉位置时,它们就会通过跳ZigZag形舞蹈来通知自己的伙伴,达到信息沟通的目的,是一种通过简便快捷方式实现“无线”沟通的方式。人们借此定义一种专注于成本低、功耗低、速率低、复杂度低的近距离无线网络通信技术。
ZigBee作为无线网络技术的一种,具有功率消耗低、传输速率低及价格低的特点,并面向无线控制的自动化设备。随着这种无线通信技术的诞生与发展,最终将这种通信技术定义为“ZigBee”协议标准[1]。
ZigBee不仅只是802。15。4的名字。IEEE 802。15。4作为ZigBee技术的基础,是IEEE无线个人区域网(Personal Area Network。PAN)工作组的其中一项标准,被称作IEEE802。15。4技术标准。但IEEE只处理级别不高的MAC层和物理层协议,所以ZigBee联盟对其进行了扩展,标准化了网络层协议和API。鉴于安全性的考虑,为了保证便携设备不会意外的泄漏其标识,ZigBee联盟还研发了安全层。
2。2 ZigBee网络拓扑结构
ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层,通常它的网络层支持三种拓扑结构:星形结构、网状结构和簇树形结构,如图2-1所示。星形网络最常见,在这种网络中,所有设备都与中心设备pan网络协调器通信,可提供很长时间的电池使用寿命。星形网络适用于家庭自动化、个人计算机外设及个人健康护理等小范围的室内应用。网状网路可有多条传输路径,它具有较高的可靠性,适用于设备范围广的应用,比如货物库存监管和农田监管等方面。簇树形网络结合了星形和网状结构,既有较高的可靠性,又节省电池能量。其适合于覆盖范围更大的区域应用[1]。本课题研究设计主要利用星形网络结构。
簇树形网络
图2-1网络拓扑结构
2。3 ZigBee设备类型
ZigBee的物理分为功能简化型设备(RFD)和功能完备型设备(FFD),其中至少有一个FFD充当网络协调器的角色。RFD是一个简单的网络来发送和接收节点,微RAM和ROM,简化的堆栈空间,相应的存储空间也已经被减少,可以降低成本。它一般是由电池供电,只有功能齐全的设备连接到通信。它只在星网中使用,不能作为网络协调器,只与网络协调器进行通信。功能简化设备在休息时间内休眠,以降低消耗。FFD是一种功能完备的设备,可完成路由任务,充当网络协调器。它适用于任意网络,可与其他的功能完备型设备或功能简单型设备连接通信,一般接有限电源[1]。
ZigBee的逻辑设备按其功能分为协调器、路由器和终端设备。协调器的作用在于启动网络初始化、组织网络结点和存储各结点信息。路由器设备的作用是管理每对结点的路由信息。终端设备相当于网络中的叶结点,可以是任意的物理设备[1]。