1.3基于ZigBee/GPRS的智能家居远程安防监测系统设计的实验
方案
本系统设计主要包含硬件部分以及软件部分两方面内容。硬件部分主要包括电源电路，晶振、复位电路与AD基准电压电路，传感器信号调整电路，PC通讯电路。软件部分包括网络协议部分，STC89C52调试及控制部分。整个系统的结构框图如图1所示。
应急处理触发 及控制装置
图1 系统结构框图
盗情、火情、漏气检测装置 报警信号发送和接收模住户手机接收装置 计算机的管理软件 1.3.1硬件部分
1.检测电路：
包括STC89C52核心部分，单片机输入端，红外传感器，烟雾传感器，燃气泄漏检测电路和气体传感器自检电路。其中，烟雾传感器应可成为 “气—电”转换器，用于将气信号转换为电信号。当有燃气泄漏时，该烟雾传感器表面会
发生化学吸附，使其本身电阻下降，且燃气浓度越高，其电阻下降的越多。气体检测电路连接在烟雾传感器的检测端，通过调节电位器可以设定不同燃气的报警线。传感器将检测到的信号输出成电信号，反馈给STC89C52核心电路，进而进行接下来的操作。 2.信号发送和接收：
系统工作时，终端的ZigBee节点采用半功能的ZigBee节点设备，主要完成燃气气体浓度的采集及数据的发送。终端节点把数据发送给中间路由或直接发送给中央协调器，协调器会处理诊断传来的数据，如果达到了预先设定好的浓度报警阈值，就会驱动电话网络中的电话机模块拨打预先设定好的电话号码，通过模拟摘挂机的方式驱动语音模块拨打设定好的电话号码，如果电话占线或无人接听还可拨打下一个电话号码，这样连续循环拨打，直到对方摘机。如果对方摘机就会听到预先编录好的语音模块播放的相应的语音。如下图2为信号的发送和接收框图。 数据 前端节点 调 理 电 无线 传输 前端节点 STC89C52 微控制器 电话机模块 电话机接口 模块 路 红外传感器（防盗） 气体传感器 温度、烟雾传感器 传来的数据 按键 语音模块 图2信号发送和接收框图
3.传感器选择
(1)防盗采用热释电人体红外传感器，该传感器是由探测元、滤光窗和场效应管阻抗变换器等三大部分组成，每一片薄片相对的两面各引出一根电极，在电极两端则形成一个等效的小电容。因为这两个小电容是做在同一硅晶片上的，因此形成的等效小电容能自身产生极化，在电容的两端产生极性相反的正、负电荷。传感器中两个电容是极性相反串联的。当传感器没有检测到人体辐射出的红外线信号时，在电容两端产生极性相反、电量相等的正、负电荷，所以，正负电荷相
互抵消，回路中无电流，传感器无输出。热释电红外传感器不受白天黑夜的影响，可昼夜不停地用于监测，广泛用于防盗报警。
(2)防火采用烟雾传感器MQ-2，此烟雾传感器属于二氧化锡半导体气敏材料，属于表面离子式N型半导体。当处于200~300°C温度时，二氧化锡吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当与烟雾接触时，如果晶粒间界处的势垒受到该烟雾的调制而变化，就会引起表面电导率的变化。利用这一点就可以获得这种烟雾存在的信息，烟雾浓度越大，电导率越大输出电阻越低。
1.3.2软件部分
1.节点软件的设计：
ZigBee协议栈是使用C语言编写的，协议栈使用内部闪存程序存储器来存储可配置的MAC地址、网络表和绑定表，因此，必须使用可自编程的闪存存储器单片机。协议栈根据ZigBee规范的定义将其逻辑分为多个层。实现每个层的代码位于一个独立的源文件中，而服务和应用程序接口(API)则在头文件中定义。要实现抽象性和模块性，顶层总是通过定义完善的API和紧接着的下一层进行交互，该层的C头文件定义该层所支持的所有API。用户应用程序总是与应用支持子层(APS)和应用层((APL)交互。典型的应用程序总是与应用层(APL)和应用支持子层(APS)接口，APL模块提供高级协议栈管理功能，用户应用程序使用此模块来管理协议栈功能。
APS层主要提供ZigBee端点接口。应用程序将使用该层打开或关闭一个或多个端点并且获取或发送数据。APS还有一个间接发送缓冲器RAM，用来存储间接帧，直到目标接收者请求这些帧为止。MACes MAX_ DATA_ REQ_ PER工OD编译时间选项定义了确切的请求时间。节点请求数据时间越长，数据包需要保存在间接发送缓冲器里的时间也越长，数据请求时间越长需要的间接缓冲空间越大。
ZigBee设备对象(ZDO)负责接收和处理远程设备的不同请求。介质访问控制(MAC)层实现了IEEE 802. 15. 4规范所要求的功能，并负责同物理(PHY)层进行交互。
2.利用Kiel C编程软件实现对单片机以及STC89C52模块的编程，调试并运行出搭建的实际电路。
3.使用IAR对ZigBee进行调试，将编写好的程序导入芯片中。
第二章 基于ZigBee/GPRS的智能家居远程安防监测
系统的单元电路设计
2.1 ZigBee网络拓扑结构设计
在ZigBee网络中，ZigBee设备主要有3种角色：网络协调器、路由器和终端设备。其中网络协调器主要负责网络的建立，以及网络的相关配置;路由器主要负责找寻、建立以及修复网络报文的路由信息，并负责转发网络报文；终端设备具有加入、退出网络的功能，并可以接收和发送网络报文，但终端设备不允许路由转发报文。
ZigBee网络根据应用的需要可以组织成星型网络、网状网络和簇状网络3种拓扑结构。
2.2 传感器电路设计
1.热释电人体红外传感器
图3 BIS0001的热释电红外传感器电路图
图3中，运算放大器OP1将热释电红外传感器的输出信号作第一级放大，然后由C3耦合给运算放大器OP2进行第二级放大，再经由电压比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅器处理后，检出有效触发信号Vs去启动延迟时间定时器，输出信号Vo经晶体管T1放大驱动继电器去接通负载。
图3中，R3为光敏电阻，用来检测环境照度。当作为照明控制时，若环境较明亮，R3的电阻值会降低，使9脚的输入保持为低电平，从而封锁触发信号Vs。
2.烟雾传感器MQ-2