基于ZigBee技术的家庭彩信安防系统设计

【中心议题】

• 提出了一种基于ZigBee技术的家庭彩信安防系统设计
• 详细叙述了实现彩信功能的软硬件设计

【解决方案】

• 以低功耗的32位RISC微处理器S3C44B0为主控制器
• 借助因特网和GPRS网络来实现家庭安防的管理

0.引言

本文将ZigBee技术应用在家庭彩信安防系统上,并通过有线因特网和无线GPRS网络来实现家庭安防系统的管理,构建了家庭无线安防系统,通过家庭网关将家庭内部无线网络和外部广域网融合起来。研究了ZigBee各个通信协议层的具体功能与作用,采用Jennic公司的JN5139模块。以该模块为核心设计节点硬件电路,在开源代码的基础上完成了协调器和终端节点软件相关应用的设计,从而组建安防系统内部无线网络。家庭网关是由家居内部无线网络ZigBee协调者和嵌入式μC/OS-II操作系统两个部分组成,两者各司其职,前者主导家庭内部无线网络发起和建立,后者与外部网络通信。为了实现远程监控功能,以嵌入式μC/OS-II为平台构建了应用程序,用户可以通过家庭网关达到监控家居的目的。

1.系统组成及工作原理

1)系统构成。该系统由家庭网关、家庭内部网络和外部网络三部分组成。其中家庭网关是整个家庭无线安防系统的核心,是内部网络和外部网络交换信息的中枢和用户的操作管理平台,也是整个系统中最复杂,功能最多的部分。它主要负责建立并管理内部网络、交换处理内部网络中的数据和信息,并根据情况进行记录或通过因特网、GSM/GPRS网报告给用户。用户则可以通过人机界面、手机或座机、以及家庭网关的触摸屏下达操作指令,操作指令通过家庭网关中转到内部网络中相应终端节点,再由终端节点完成相应操作;家庭内部网络选择低功耗、低数据速率、低成本的ZigBee技术,该技术基本满足家庭无线安防网络的需要;外部网络采用有线以太网和无线GPRS网络,其中以太网主要完成大容量的数据传输如视频数据流,而GPRS网络主要完成文字短信、彩信发送及拨打电话的任务。其结构如图1所示。

2)工作原理。用户可以通过局域网、手机或者家庭网关上的触摸屏等途径对系统进行功能测试、参数设置、工作状态切换,当系统进入设防状态,一旦ZigBee网络中的终端设备的传感器网络检测到异常现象发生,如红外传感器检测到陌生人入室、气敏传感器检测到煤气泄漏、烟雾传感器检测到火灾等情况,终端设备上的ZigBee模块会将相关信息发送给家庭网关上的ZigBee模块,其中带有摄像头的终端设备还会对现场图像进行抓拍,采集到的图像数据也利用ZigBee网络传送给家庭网关,这时家庭网关可以控制GPRS/GSM模块向用户发送彩信图象,从而实现实时图象报警。接下来本文就围绕实现彩信功能的软硬件设计做详细介绍。

2.彩信功能电路硬件设计

本系统选择新加坡IWOW公司的TR800系列GPRS模块,该模块是一款通用的GSM/GPRS无线通信模块。该模块除了那些通用的功能以外,和别的模块不同的是,它嵌入了标准的彩信协议,支持完整的彩信中英文编辑,支持各种格式的音视频和文本文件的存储与彩信收发,另外,它还具有锂电充电管理的功能,并且已经有国内的无线电设备入网证。

TR800模块的正常运行需要相应的外围电路与其配合。TR800共有80个引脚,通过ZIF连接器分别与电源电路、启动与关机电路、数据通信电路、语音通信电路、SIM卡电路、指示灯电路等连接。图2给出了TR800模块典型应用电路。

3.发送彩信的流程

TR800模块具有一套标准的AT命令集,包括一般命令、呼叫控制命令、网络服务相关命令、电话本命令、短消息命令、GPRS命令等。在使用GPRS模块之前,必须先通过AT命令对GPRS模块进行初始化和建立网络连接等操作。

下面就是用AT命令发送彩信的流程。

①通过at$flst　//列出用户存储器里的所有文件及其属性。

②at$fdel="*****. jpg"　删除用户存储器里的文件。

③at$fupl="kkkk. jpg"　上传图片。

④at$mmsbearer=1, "cmwap"设置接入点。

⑤at$mmsproxy="10. 0. 0. 172", 80 IP和Port设定,端口在中国多为80或者8080。

⑥at$mmscommmode=2　设置MMS通信模式。

⑦at$mmscurl="http: //mmsc.monterne.t com"设置服务器网址。

⑧at$mmsw=0　在编辑一条新彩信之前一定要用此命令reset彩信的各参数,以免发生1092等问题。

⑨at$mmsw=1, 1　设置目的号码。

⑩at$mmsw=4, 1　设置彩信主题

(11)at$mmsw=5, 1, 1　设置彩信内容

(12)at$mmsw=6, 1, "****. jpg"　设置彩信主题

(13)at$mmssend　发送上述操作成功后, GPRS模块就可以将图片传到用户手机上了。其中,上传图片选择串口传输Xmodem协议。

具体程序如下:

UartSendString (CONSOLE _UART, " at$fdel= \"test1. jpg\" \r\n"); //删除旧图片

UartSendString(CONSOLE _UART, " at$fupl= \"test1. jpg\" \r\n"); //下载图片

xmodedata = send _ packet _ data ( test _ pic1,picLenth); //xmodem协议上传图片

UartSendString(CONSOLE_UART, "at$mmsbearer=1, \"cmwap\" \r\n"); //设置接入点

UartSendString(CONSOLE_UART, " at$mmsproxy=\"10. 0. 0. 172 \", 80 \r\n"); //设置IP端口

UartSendString (CONSOLE _UART, " at$mmscommmode=2\r\n"); //设置MMS通信模式

UartSendString(CONSOLE_UART, "at$mmscurl=\"http: //mmsc. monterne.t com \" \r \n"); //设置服务器网址

UartSendString(CONSOLE_UART, "at$mmsw=0 \r\n"); //RST

UartSendString(CONSOLE_UART, "at$mmsw=1, 1\r\n"); //设置目的号码

UartSendString ( CONSOLE _ UART, "13915069320"); //写号码

UartSend(CONSOLE_UART,CTRL_Z );

UartSendString(CONSOLE_UART, " \r\n");

UartSendString(CONSOLE_UART, "at$mmsw=4, 1\r\n"); //设置主题

UartSendString ( CONSOLE _ UART, " ce shi bao jing");

UartSend(CONSOLE_UART,CTRL_Z );

UartSendString(CONSOLE_UART, " \r\n"); //主题内容

UartSendString(CONSOLE_UART, "at$mmsw=5, 1,1\r\n"); //设置短信内容

UartSendString(CONSOLE _UART, " jia li you ren chuang ru ");

UartSend(CONSOLE_UART,CTRL_Z );

UartSendString(CONSOLE_UART, " \r\n");

UartSendString(CONSOLE_UART, "at$mmsw=6, 1,\"test1. jpg\" \r\n"); //准备发送

UartSendString(CONSOLE_UART, " at$mmssend \r\n");

4.结束语

本文设计了基于ZigBee技术的家庭彩信安防系统,实现了ARM控制系统与TR800通信模块的实时通信,一旦异常情况发生GPRS通信模块就可以及时发送短信息和彩信给用户,用户可以根据收到图片信息及时了解家里的实际情况,避免了误报警,因此,该系统具有实时性好、可靠性高和实用性强等特点,具有一定的应用前景。