《基于Zigbee无线通信技术的防盗报警系统.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于Zigbee无线通信技术的防盗报警系统.docx（44页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、基于Zigbee无线通信防盗报警系统的设计摘 要当前由于房屋内没有安装防盗设备，经常有很多家庭被小偷光顾，这样的安全隐患对人们带来了很大的困扰。对于一个自动检测报警，并能够识别出室内环境状态设施是人们希望见到的。本次设计采用人体检测设计，通过采用传感器检测局域环境是否有人靠近，来实现对室内状态的一个实时检测。红外防盗报警器可以检测到是否有人靠近，就会产生对应的电平变化，实际设计过程中，根据这样的原理设计出一款适合于实际应用的红外报警防盗系统。本次设计主要是基于Zigbb无线通信模块对红外防盗报警系统进行设计，该系统主要分为硬件和软件两个部分。硬件部分由传感器电路，单片机电路，CC2530电路，
2、电源电路，报警电路，控制电路，电源电路等组成。主要以单片机为核心，单片机可以识别出高低电平，而对红外传感器支持输出高低电平。软件部分则分为单片机程序，zigbee协调器程序，zigbee终端程序三个部分。当人体红热外释传感器检测到有人靠近的时候，单片机产生电平变化，单片机就将检测到的信息发送给协调器，协调器发送给终端，终端接收到数据之后，将信号通过串口通信进行数据传输，然后单片机接收到信号之后会做相应的解析，并将解析的数据信号来判断是否要启动报警。从而实现自动化控制。本系统可以实现室内分布放置，安防灵活，24小时实时对室内情况进行检测。当有发现异常情况的时候，可以立即启动报警系统，并可以实现联
3、网操作。具有非常实际使用意义。关键词：Zigbee无线模块；红外防盗报警；自动化控制；ABSTRACTThe current absence of anti-theft devices installed in the house, there are often many families are thieves, give people a great deal of property damage, serious threat to peoples lives. For an indoor burglar alarm system is the urgent need.Infrared
4、 burglar alarm system utilizes human infrared sensor detects whether someone close objects, infrared burglar alarm can detect whether someone close, it will produce a corresponding change in the level, in accordance with such a feature, the actual design process, according to this design principle t
5、he practical application of a suitable infrared alarm security system.The design is based on the Zigbb wireless communication module for the infrared anti-theft alarm system design, the system is mainly divided into two parts of hardware and software. Hardware is composed of sensor circuit, microcon
6、troller circuit, CC2530 circuit, power circuit, alarm circuit, control circuit, power circuit and so on. The microcontroller as the core, microcontroller can identify the high and low levels, and the infrared sensor to support the output level. The software is divided into three parts: single chip m
7、icrocomputer program, ZigBee coordinator program, and ZigBee terminal program. When human fever release of sensors to detect near the people, single level changes, chip will detect the information sent to the coordinator, coordination is sent to the terminal, receiving terminal to data, signal throu
8、gh serial communication for data transmission, although after the MCU receives the signal will do the corresponding analysis and will the analytical data signals to determine whether to activate the alarm. So as to realize automatic control.The system can be placed indoor distribution, security and
9、flexible 24-hour real-time detection of indoor situations. When there are unusual circumstances, it can immediately start the alarm system, and can be networked operation. Meaning a very practical use.Key words: Zigbee wireless module; infrared burglar alarm;automatic control;39目 录摘 要IABSTRACTII目 录I
10、II第1章绪 论11.1 课题研究目的及意义11.2 相关技术的国内外研究现状21.3 课题主要研究工作3第2章系统相关知识42.1 Zigbee技术的概述42.2 Zigbee技术特点及应用52.3 Zigbee的网络拓扑结构72.3.1 星形结构网络72.3.2 树形结构网络72.3.3 网状结构网络82.4 Zigbee协议栈82.4.1 协议栈概述82.4.2 PHY（物理）层92.4.3 MAC（介质接入控制子层）层102.4.4 网络层112.4.5 应用层122.5 单片机的选择132.5.1 单片机发展历史132.5.2 单片机的应用132.5.3单片机芯片引脚142.6本章小
11、结15第3章系统硬件设计163.1 项目系统方案总体设计163.2 单片机电路设计173.3 CC2530电路203.4 红外人体感应电路223.5 报警电路253.6 电源电路263.7 本章小结27第4章系统软件设计284.1设计总体方案284.1.1 IAR 8.1.0284.1.2 KEIL C51294.2 单片机与终端流程图304.3协调器流程图324.4 本章小结34第5章系统实物制作及调试355.1 系统实物制作355.2 硬件调试355.3 软件调试365.3.1 CC2530调试365.3.2 Zigbee与单片机联调365.4本章小结37结论38参考文献39致 谢40 第
12、1章 绪 论第1章绪论1.1 课题研究目的及意义当前人们的生活水平都很高，相对的钱包也鼓了起来，那么对于人们而言，拥有一个属于自己的房产都是非常大的一个愿望，对于这样的一个希望，现在很多人也在慢慢实现，但是当前由于房屋的防盗设施目前还处于较低水平，人们对防盗设施的处理还是不到位，经常会出现入室盗窃，对人们的生活精神造成比较大的影响，针对于此现象，现在越来越多的人开始重视防盗的问题，也在对防盗问题楷书着手研究。当前人们的生活变得越来越富裕，中国的经济发展的越来越快。人们的口袋里面的钱也是越来越多。很多人会选择将钱财转换成物品放置在家里，但是很多人对于家庭的看护问题却不是很上心。当前我们经过会听到
13、某家被贼光顾了，丢失了很多东西。很多时候都发生在白天，因为白天很多人都去上班，也有很多会发生在晚上，比如超市，一些工作室晚上下班了，没人值班或者值班的人睡着了。这就给贼带来了很大的机会来进行入室盗窃。很多家庭都没有安装监控，一旦财富丢失了，很难寻回。即便安装了监控，只能拍摄到小贼作案的情况，而不能有效的进行通知用户或者制止贼的行为。随着经济的发展，越来越多的人融入大城市生活，对于财产看管方面越来越力不从心。当今社会生活当中，由于社会环境变得越来越复杂，我们经常性会遇到丢失东西，大物品失窃，以及公司被盗等多种这样的问题。并且这些问题由于一直掌握不到相关的证据，而苦于无法再找回，严重困扰着我们的生
14、活。针对这样的社会问题现象，我们准备设计一款红外振动感应智能监控的方案，在任何场合下，在摄像头可以检测的环境下，都可以拍到外面环境的发生的状态。并且当有人闯入特地的环境触发了人体红外传感器或者振动传感器，都会发生相应的报警信号，来提醒用户此时有人非法闯入，需要防范。有了这样的产品，即便东西丢失了，也可以根据监控画面找到东西被拿走的影像，对于我们查找到物品，寻回物品会起到特别大的帮助。传感器的设计思路，本处采用的是红外传感器，他是一种被动性器材，就是他不会主动去产生一些信号或者去进行控制，他只能检测到相关的红外线并将红外线的信息转换成电量，然后通过相关的电路转成成TTL电平。这样的电平一般单片机
15、的端口都可以进行接受。他还有一个好处就在于分辨灵敏度高，比如他不会对固定的桌子，椅子什么的进行探测，他主要对人体的灵敏度高，并且如果人一直保持着移动，那么检测到的效果更佳。这样的方式很适合本次设计，因为本次设计，人基本都是处于移动范围，所以检测率更高，实现的功能越符合要求。传感器的主要由多个电路部件组成，主要是采集红外光，检测，以及电路处理。那么目前一般常用的红外传感器其主要设计的原理在于会检测一定的范围内的红外光并支持调节检测范围，检测光的辐射能量，并可以将这样的光信号很好的转换成电信号。当所检测的范围内，没有人员移动，那么此时检测到的信号基本没有，那么红外传感器就会认为当前一切是正常的，并
16、不会输出对应的信号。当有人移动在检测范围内，由于人体释放的红外信号，很容易被传感器所捕捉到，那么此时就可以将红外信号转换成电信号，由于采集的信号能量较为微弱，会加入放大电路，对信号进行放大，然后就可以将信号输出来。供单片机进行使用。当然此外本次使用的是被动式的传感器，也有主动式的，他可以自动检测很远的距离的红外线，当然这样的设计价格也是相对昂贵，一般都是用在室外的一些特殊使用检测，此处并不会用到。他的主要检测主要是由检测和监控来组成，他可以自动去发射红外线，如果前方有障碍物挡住，会自动返回，那么此处也有接收器将新信号进行接收，这样就可以组成了一个探测器并实现报警功能。对于主动式和被动式的都只是
17、一种传感器的检测方式，实际在使用的时候，根据环境情况来进行选择。当然了被动式的也会由于价格较为低廉，在检测的时候，经常也会出现误报，或者效果不佳有延迟等效果产生。比如如果有一些动物移动，也会产生一些报警。这样对实际使用也是有一定的问题，当然了综上看起来，结合多个方式进行消除干扰，达到最终的功能，还是非常有必要的。1.2 相关技术的国内外研究现状传感器一直是人们所专注并一直在前面持续发展的一门技术。此项技术对一个国家的发展，并实现整个经济的增加是非常直观的。是一门硬实力。现在很多国际都把其当做一个科学技术发展的关键设计。比如日本就是一个快速发展的国家，他们将传感器发展作为一个核心发展技术，同样美
18、国以及一些欧洲国家也是在这方面做了很多的工作，他们国家的一些半导体公司尤其是一些大的公司，他们的传感器技术很强，其产品也在全世界范围内得到使用。当然其光电传感器的研究也是在快速的得到发展。最早的非可见光束入侵物探测器，由发射机将一个编码信号馈送到一只IR LED中。此LED的输出聚焦成一束很窄的光束，并使其对准远距离放置的接收机中一只匹配的IR光敏探测器。整个系统的工作是这样的:当光束到达接收机时，接收机的输出就处于“关”的状态，但是如果光束被人、动物或物体所遮断时，接收机的输出就开启并触发外部报警器、计数器或继电器。此系统是以针尖视线的原理来工作的，它可以被任何一个进入到发射机与接收机透镜之
19、间瞄准直线上的大于针尖的物体所触发。因此，这种简单系统的一个弱点就是它可能被一只飞入光束或落在某一透镜上的苍蝇或飞蛾之类的昆虫所触，所以误报的可能性非常大，后来改用双光束系统，随后又出现了基于被动式红外传感技术的被动式红外入侵报警器，被动式红外传感技术是利用红外光敏器件将活动生物体发出的微量红外线转换成相应的电信号，并进行放大，处理，再利用电路输出报警信号，它能可靠的将运动着的生物体(人)和飘落的物体加以区别。同时它还具有监控范围大，隐蔽性好，抗干扰能力强和误报率低等特点。除双探测技术报警产品外，目前三探测技术和四探测技术的复合报警器均有产品上市。例如英国的帕朗尼斯四探测技术报警器，它包括微波
20、、红外、IFT及微波监控等技术。其本质是热释电红外一微波双探测技术的发展和完善。1.3 课题主要研究工作本次设计采用的是红外线触发，红外线由于是不可见光，所以在实际操作的时候，可以很好的将设备放在较为隐蔽的地方进行采集当前的状态，所以这样的一个功能对产品的安放设计而言是极其好处的。这样在一些防盗，报警等全天性需要检测的地方是极为方便的。当然红外传感器不但具备红外防盗的功能，也具有比如定时开关灯，检测等方面的使用。所以结合红外传感器来进行产品设计是极为方便的。由于考虑到需要远距离传输数据，本次将采用ZigBee作为数据的采集以及控制。ZigBee是成本较低的一个产物，他可以很好的进行无线组网并支
21、持数据定位等功能。由此看来ZigBee技术的应用前景不可估量。总而言之，ZigBee在做产品设计，无线通信等多领域上面对节能控制系统的低成本、高可靠性、信息化以及智能化等目的的技术。第2章 系统相关知识第2章系统相关知识2.1 ZigBee技术的概述ZigBee是当前一个新起的技术，他的主要特点在于无线网络的数据传输，他的主要功能可以实现无线数据传输，对数据传输的稳定性有很高的把控，传输距离相对较短。他主频工作在2.4Ghz。他的无线网络方式是自己定义的，当然这也是通过无线电国际所允许的。这里他是一个无线局域网的方式，他被称之为无线网技术的一个标准模式。图2.1 传输速度与传输距离对比如图2.
22、1所示，ZigBee技术和802.15.4标准都适合用低速率的传输，且都适合那些较短的传输距离，与其他无线技术相比较，在节能方面更具优越性；因此，ZigBee技术的应用主要体现在低速率、低功耗及低成本等方面上；此外，ZigBee无线技术在WPAN网络的组建方面很有建树，也能用于数据采集和控制信号传输。ZigBee技术的网络层支持3种主要的自组织无线网络类型，分别是星型结构，网状结构和树形结构，在这三种结构中，网状结构具有自配置、自愈合、能减少干扰等优点，其网络健壮性和系统可靠性都很强。ZigBee是一个无线数据传输系统，他的主要功能就是支持数据通过无线的方式进行传输，他最多支持65536的平台
23、进行相互组网传输，非常适宜大规格的网络组网。当然每个网络传输的模块都具有自己唯一一个IP地址，这样对传输方面可以很好的进行识别。同时这些数据可以相互交换。由于ZigBee传输距离较短，那么这里为了实现他能够距离更加远，采用的方式可以中继路由方式进行传输，当然也可以加入放大模块，加大天线的发送功率，使得整个数据传输的距离达到较远，适用于生产生活。ZigBee他主要可以控制对数据的传输范围以及传输距离的控制，他与我们的GSM模块的网络有区别，ZigBee每个模块对于他们而言都可以支持主机也可支持从机的功能，他们可以相互进行通信，对支持将采集到的数据按照指定的模式进行远距离传输，当然ZigBee本身
24、就有一定的发射范围，在这样的范围之间，节点与节点之间可以相互传输数据，而不受到其他的网络进行干扰。这样可以很好的保证数据的稳定性，以及可靠性。 ZigBee也支持对一些传感器的接入，因为有了这些传感器的进入，使得整个数据的传输更有意义，使得接收到的模拟与数字数据可以作为参考给上位机。2.2 ZigBee技术特点及应用ZigBee的特性包括以下几点。功耗低，这个是当前很多产品应用所需要考虑的，当前很多产品对功耗要求很高，都希望采用电池来供电，并支持移动，而ZigBee在功耗方面就非常的低。他的数据传输速率不高，因为传输速率的低，这样就使得发射功率不要那么高，就可以轻松的让ZigBee很好的实现长
25、久的功耗需求。低成本：由于ZigBee协议栈要比蓝牙、Wi-Fi的简单的多（不到蓝牙的十分之一），仅采用的8位CC2530和规模很小的存储器，就可以满足其最低需求，大大降低了芯片的成本。可靠性：采用的是talk-when-ready的碰撞避免机制。发送数据时可能会出现竞争和冲突的状况，为了避免这一状况的出现，固定带宽的通信业务还预留了专用的时隙；在组网方面，ZigBee支持动态组网，可以按照自己的需求指令来进行对应的网络组织，并支持网络架构的调整，适宜大规模数据传输。他的传输速度很快，在很短的时间就可以将数据传输出去，所以对一些实时性要求高的地方使用还是极为方便的。ZigBee的支持组网的模块
26、节点很多，这样在一些规模性使用的地方就非常适宜，因为这样可以很好的实现多个人员的相互通信而不受到干扰。并且ZigBee支持数据加密，在数据传输过程中，ZigBee会按照自己的协议将传输的数据进行解析加密，这样即便被别人所盗窃了。依然不会有任何的问题，保证了安全性。结合了以上ZigBee技术的特点，它不仅弥补了“三低”的无线通信市场的空缺，还为政府提出了一个新兴方案；当前ZigBee越来越受到欢迎使用，主要在于他的无线数据传输以及无线加密的方面非常适合当前人们的生活的使用。在不久的将来，嵌有ZigBee功能的产品即将走入到人们的生活，并给人们的生活带来巨大的改变，比如家庭安全、智能家具、智能交通
27、、农业自动化、检测环境和医学应用等。以下是两个典型的应用领域：智能家具领域在家庭生活当中，我们当前的生活可能依然还是那么的简单，但是在一些高端的小区，会发现很多家庭都已经用上了智能家居，智能家居说白了就是可以自动控制系统，让系统的工作可以符合人民的生活需求，也就是完全来打理人民的生活。比如说当我们进入厨房的时候，灯可以自动开启，而不需要我们再去手动开启按钮，这样很方便，而后当我们离开厨房之后，灯就可以自动关闭，自动实现节能非常方便。当然对于冰箱啊，电饭锅什么的都可以按照这样的模式去设计。这里对于ZigBee而言，就非常有他的实现价值，利用ZigBee将所有的家用电器组织在一起，通过人们所想的方
28、式去进行设定。而后根据需要，按照需求将所需要实现的功能进行完全展现，主要对人们而言非常方便。ZigBee的高端智能模式在很多地方已经应用较为方管，由于我国呢，现在的经济基础还较差，高科技产品目前普及率不高，在一些欧美国家，ZigBee已经成为他们生活当中不可或缺的一部分。因为有了ZigBee，使得家居变得越来越有意思，生活越来越有滋味。当前也有一些国家的手机公司，开始设计一些手机来将ZigBee包含进去，这样就可以利用手机来控制家用设备了。这样使得我们的生活越来越有意思，而后可以通过人手一部手机的方式来控制家用电器，何乐而不为呢。工业领域工业上用到ZigBee也很正常，要清楚的是当前的工业应用
29、很多都是自动化控制，比如我们拿一个炼钢公司来说，所有的操作都是机械来决定的，人们只需要按照设定的模式进行操作即可。但是如果加入ZigBee之后，ZigBee可以在高温底下时刻检测钢的状态，如果有异常可以反馈给主机，主机收到信息之后，按照要求去操作ZigBee所控制的设备，最后让练出的钢能够更加的符合人们的需求，这样对工厂而言，投入的量不大，但是产出确实是很好的效益的呢。当前已经有很多国家在指定一些工业协议，他主要是为了实现工业控制更加的规范。这样使得整个设计的完美性更好。2.3 ZigBee的网络拓扑结构 图2.2 ZigBee的三种拓扑结构2.3.1 星形结构网络星形结构是由中央节点和通过点
30、到点通信链路街道中央节点的各个站点组成的【1】（如图2.2.（a）所示）。在ZigBee网络中，星形拓扑结构的网络是由中央节点控制的，对于星型网络而言，主要分为协调器和终端这两者角色，没有过多的角色，所以相对而言较为单一，并容易控制，对于组网主机和终端任意一个模块都可以实现而不需要特意指定。若网络中没有协调器，那么该节点就充当协调器进行组建网络；若FFD得知网络中存在协调器，那么该节点就加入到网络中。其他的节点称为ZigBee终端，只能直接与协调器进行通信，节点间是无法通信的，如果节点间要进行通信，则必须先将数据发送到协调器节点，再转发给对方，其他节点一般为精简功能设备（RFD）。星形网络的优
31、点包括结构简单、设备成本低、没有路由管理，但是中心节点的负担较重。缺点是节点数量少，节点间的灵活性差，网络范围有限【1】。2.3.2 树形结构网络树形结构的网络节点是呈树状排列的，从整体上看去就像是倒着放的树（如图2.2.（b）所示）。在ZigBee网络中，与星形结构一样，协调器负责的也是建立和维护网络，但树形结构同时还需要确定一些网络参数【2】，正是这些参数限定了网络的拓扑结构，包括对网络中的设备进行地址分配。此外，网络的扩展还需要借助“ZigBee 路由器”，因此，网络中的每个节点不一定直接与协调器进行通信，而也有可能经过若干个路由器的连接之后，才到达协调器并与之实现通信。树形网络的优点具
32、有较强的可折叠性，其成本又低，网络覆盖范围广，路由简单；但缺点是其结构相对固定，不适合动态变化的环境，稳定性较差。与星形拓扑结构相比，树形拓扑结构扩展性更高。2.3.3 网状结构网络网状，别名Mesh，是指各节点通过传输线互相连接起来，并且每个节点至少与其他两个节点相连【3】（如图2.2.（c）所示）。在ZigBee网络中，网状结构相对于星形结构、树形结构来说是最为复杂也是最难理解的结构。在网络状态结构系统当中其与树形结构基本类似，但是重要的是网状系统可以实现协调器与协调器相互通信，路由也可以，对于终端同样也可以、实现的效果更佳复杂。让更多的功能得到实现。Mesh网络中只有一个协调器，但可以有
33、多个路由器，它们完全是对等通信的，每个节点都可以与它的无线通信范围内的其他节点通信。Mesh网是一种可靠性比较高的网络，具有“自恢复”的能力，为传输的数据包提供了多条路径，即如果一条路径出现故障，则还有其他可选择的路径，路径是不唯一的。网状结构的优点是可靠性比较高，一般通信子网中任意两个节点之间存在着很多条通信的路径；网络也可组建成各种形状，而且可以采用多条通信信道，运用多种传输速率；网内节点共享资源容易；可选择最佳路径，传输延迟小其缺点是控制复杂、软件复杂；成本高，不易扩充。2.4 ZigBee协议栈2.4.1 协议栈概述ZigBee协议栈主要是由五部分组成的，这个其和目前使用的以太网基本一
34、样，主要有应用层，底层，传输层，物理层，介质层所组成。ZigBee协议栈体系结构，是建立在标准开放网络互联（OSI）七层协议模型的基础上的，但是它仅定义了各层在市场空间里所要完成的相应的功能。IEEE 802.15.4标准定义了以下两个层次，对于这样的一个方式而言，访问数据而言，是由物理层来去进行数据访问，但是同时ZigBee提供的方式有所区别，他主要是为了实现安全以及可靠。对应的方式建立形成的硬件思路是有所区别的【4】。ZigBee的网络关系层是建立在一个路由基础上进行实现的。这个方式他具有网络功能，并支持与国际联盟所要求的标准符合需求。当然网络层也需要具备自己看护自己的能力，比如网络出了问
35、题，知道如何去修理，让网络能够在最短时间内得到完善。这样就可以让用户用起来感到方便，而不至于让用户尴尬使用，这样用户使用的成本就比较低，适宜推广。ZigBee协议栈而言，他的所有组成方式就是每层与每层的相互关系进行连接，当然这样的传输方式需要有一定的模式去进行数据传输，而不是无规律操作这样是不科学的。并且传输之后呢，就通过回调反馈的方式进行实现功能。当然协议栈到底是什么呢，下面的图有比较详细的介绍ZigBee架构。如图2.3所示：图2.3 ZigBee协议栈的结构体系2.4.2 PHY（物理）层物理层而言，这就是最基本的底层硬件问题，这个问题一般是由一些芯片的生产厂家来决定，但是为了规范厂家的
36、生成，这里国际组织也做了相应的规定，必须使得ZigBee能够在不同的国家都能够使用，并支持不同的频段。这样国际组织就推出相关的物理硬件标准，供使用，从而规范ZigBee【5】。物理层主要对硬件的方式建立，当然这里的硬件主要是频率的方式的改变，他们的方式主要是物理层差别间隔数据，反应到频率工作的不同，从而实现传输数据的方式不同，满足不同国家的需求，这样就可以了。2.4G频率是国际公用的，是国际无线电公司免费提供给用户使用的，不需要申请任何设备就可以使用非常适合进行推广。当然了这种技术主要是采用正交编码技术，这样可以保证其传输速率，从而实现传输过程当中的功耗消费问题，可以使得整个产品的功耗大大降低
37、。同时他为了满足不同的需求，提供了很多接口给到用户，这样用户使用起来也更加方便。对于868Mhz的主频，目前国内用的不多，当然这也是欧美国家的一些频段，他们主要是能够让这频段实现ZigBee的工作。这样，就需要国际联盟开放频段，让其加入进来，因为频段的不一样，干扰就不一样，所以稳定性可靠性就可以得到很好的保证了。物理层说白了就是一个硬件，我们这里的称呼方式为MAC。这个其实和电脑的MAC地址的说法是类似的。这样有了MAC一般都是唯一的，这样在实际操作的时候，按照读取MAC地址就可以知道硬件的具体情况，适宜用这样的方式进行传输数据，并保证唯一性。图2.4 物理层的结构模型2.4.3 MAC（介质
38、接入控制子层）层介质传输的主要方式就是利用MAC数据的读取而回调到上层，因为实际操作的是应用软件对底层的数据操作，由于应用软件无法直接进入底层，这里就非常需要有介质的协助来进行操作，介质的主要功能是实现对底层的硬件的数据的认知来告知上层应用系统当前的状态，让上层应用系统明白当前的MAC状态，通过这样的方式来了解是否要继续数据传输还是变化状态来保证数据传输的稳定性以及可靠、对于介质而言，此处也是会采用ID的方式进行判断，因为组网的模块多了，为了更好的管理这些模块，这里就需要加入一个MAC地址管理的模式进行处理，这样通过MAC地址管理，保证整个系统在正常工作状态下都可以得到很好的维护【6】。那么对
39、于这样的方式，主要是由MAC地址来接入数据，通过接入的数据之后，然后为其他的节点做相关配套设计服务。图2.5 MAC层参考模型2.4.4 网络层对ZigBee而言，对于数据传输都是通过网络的方式进行传输的，如果没有网络，一切都是纸上谈兵，对于这个问题看来网络层的重要性是极大的，如果没有了网络，一切都无法实现了。当然。ZigBee网络在协议栈里面都会提供的，我们这里主要对网络层做一些大致讲解。他主要是为了使得底层MAC区域可以正常工作。保证其可以正常的发送数据。当然也会需要提供相关的服务接口给到应用层，让应用层可以实现需要的功能【7】。网络层给出相关的应用服务之后，这样的接口一般都是开放给用户的
40、，用户按照自己需要进行填充。这样就可以保证网络层通过这样的管理方式提供服务，当然他也是按照一定的规则进行设定的，保证其稳定性一致性。图2.6 网络层参考模型2.4.5 应用层对于应用层而言，这样的方面就和现在的安卓手机APP一样了，有了底层的硬件会架构，所有的基础全部搭好了。对于用户而言是不需要去关心底层到底是什么样的情况，只需要按照自己所需要的功能去设计程序就好了。那么对于应用层而言，他所提供的服务是可以被全部使用的。利用这样的接口，可以利用下层的一些功能去进行连接相关数据，将数据通过传输，解析，绑定对应的功能进行提供服务。比如说控制一些家用电器等等。应用层可以提供的多种服务，这些服务保障设
41、备与设备的相互数据传输，并能够通过这样的方式机那里数据透传功能。通过应用层可以对网络设备进行数据采集配置并支持访问底层硬件。ZigBee支持对网络中的相关数据进行配置解析，并且支持数据请求以及对数据的采集进行相应。对网络数据之间的传输建立通道。那么建立好这些功能之后，通过网络的方式将数据建立，按照特定模式进行传输，ZigBee也支持用户自定义开发一些软件应用在操作当中，这样就可以形成多个模式的方式进行无线ZigBee的数据应用了【8】。2.5 单片机的选择2.5.1 单片机发展历史单片机在当前的环境当中已经是十分强大的了，只是他也是慢慢的由简单的功能慢慢的实现较为复杂的功能。其主要发展阶段可以
42、分为三个部分组成。第一阶段：单片机萌芽阶段，此时用的较多的时候还是以数字电路为主。单片机还是较为简单的形式存在，其实现的功能也就是简单的端口输出高低电平。第二极端：单片机开始初期发展的阶段，此时的单片机主要以inter公司生成的单片机系列为主，此时的单片机已经是8bit的处理器系统了。其内部已经开始集成代码存储区数据存储等。并且也支持一些简单的外部中断事件，但是总体而言，功能还是较为简单。第三阶段：全面发展的单片机阶段，此时的单片机已经具有非常丰富的外设了。而且价格相对较为低廉。此时已经有很多家半导体公司开始涉及此类高端单片机市场了。当前的社会的不断的经济发展对于此类的单片机要求也越来越多。整
43、个产业也是处在不断的发展之中，单片机由于高性能，可编程的特点，越来越被更多的人所使用，将其设计在产品当中。同时其价格也在不断的降低，整个单片机市场已经非常的繁华了【9】。2.5.2 单片机的应用当前的单片机具备的外设功能越来越丰富，比如UART,SPI,IIC,CAN甚至以太网的接口都具备，使得单片机越来越强大。这样就提供了一个很好的外接接口，来与外界的一些设备进行通讯【10】。当前的单片机已经应用在很多地方，比如家电控制，我们所使用的手机，汽车，上学学校的食堂的打饭系统，金融领域的A股交易系统等各个行业都随处可见单片机的身影。并且单片机在国防事业教育安防领域也有着不可磨灭的贡献。当然的单片机
44、正朝着越来越集成化的方向发展，价格也越来越低廉，功能是越来越强大。总体看来，单片机已经成为整个社会发展的一个重要的组成部分，单片机的出现从根本上解决了数字电路直接搭建逻辑电路的处理方式，并可以通过编程的方式实现设计功能，替代了很多数字电路的应用。这种方式被称为微电子控制技术，是整个行业的发展的关键。（1）在工业控制中的应用 使用单片机来设计自动控制系统，比如现在的包装产品的生产线，就需要单片机，通过单片机可以很好的让工作效率加快，生产更加具有实时性。（2）在家用电器中的应用 家电可以说单片机是遍地开关，我们现在生活当中所使用的家用电器基本上全部都是单片机，比如我们吃饭用的电饭煲。看的电视。使用
45、的空调，无一不是单片机起到的作用。（3）在计算机网络和通信领域中的应用与计算机网络进行相连的单片机也是常见的，单片机有很多接口，计算机可以需要将要实现的功能通过对应的接口传递给单片机，单片机就可以将对应的功能进行显现。比如常用的手机，就是一个ARM类型的单片机，现在手机可以很好的利用WIFI与计算机进行通讯传输数据。当然当前的火爆的A股市场也是一样，同样需要计算机控制，然后将数据展现在大屏上，这也是需要单片机进行处理的。（4）单片机在医用设备领域中的应用 在医疗设备当中也是经常可以见到单片机，比如通常体检的X光射线机就是需要单片机进行处理，超声波仪器,B超检测仪，心电图检测仪等等。都是需要单片
46、机的存在，单片机在各行各业都起到不同的作用。2.5.3单片机芯片引脚 在STC89C52单片机的40个引脚中，2个引脚是芯片主电源的引脚，2个引脚是外接晶振的引脚，4个引脚是控制用引脚，剩下32个引脚是32条输入输出线的引脚。其外部引脚排列如图所示【11】。1. 芯片主电源引脚第40引脚是VCC引脚，接电源的+5v电压为单片机芯片提供电能。第20引脚是VSS引脚，接地。2. 晶振引脚第19引脚是晶振引脚XTAL1，它接单片机内部一个反相放大器的输入端。该放大器构成片内振荡器。第18引脚是晶振引脚XTAL2，它接单片机内部反相放大器的输出端。当采用外部振荡器时，XTAL1引脚接地，XTAL2引脚
47、接外部振荡器信号【12】。 (a) DIP引脚图 (b) 逻辑符号图2.7 STC89C52单片机的引脚2.6本章小结本章主要介绍了基于ZigBee无线通信防盗报警系统的ZigBee协议介绍以及单片机相关理论知识，并对他们做了简要的介绍，可以让我们对ZigBee的相关协议有一个直观的了解，对单片机的使用进一步加深。这样在电路设计时能够熟练去运用。再有硬件的选择决定着系统性能的好环，所以本章是设计的理论基础也是要点。第3章 系统硬件设计第3章系统硬件设计3.1 项目系统方案总体设计本次设计为了使得设计更加的具有实际意义，参考了一些市场上较为有实际意义的防盗需求。对市场经过一段时间的调查走访之后，
48、发现当前门窗防盗问题上，很多人依然还是采用防盗门以及防盗窗来进行传统防盗，对于电子防盗目前市场少之又少。针对于此，跟一些公司沟通之后，发现目前关于ZigBee电子防盗方面市场还是处于发展期，非常有前景，很多客户都在询问当前ZigBee的发展状态，因此，本次设计将充分考虑ZigBee在传输数据方面的优越性以及组网性能。分析了ZigBee在无线防盗的可实际操作性，并调查其应用前景。综上所述，本次设计将充分考虑红外传感器检测人体的一些技术。本课题旨在提供一种无线技术的红外报警设置控制系统解决方案，目的是为设计低成本、高效能、全自动化的智能家居设施作准备。目前的智能家居里面的防盗设备大约都较为传统，一般都是机械式的操作模式，对于电子无线方式的防盗目前还是较为欠缺。本次设计将采用无线模式，他的优点在于可以方便用户对家庭的不同位置进行防盗布控，免除布线的麻烦，并提高多个角落的防盗措施，给家里一个