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引言

随着高科技和信息技术的广泛应用，安全、舒适、便利的生活环境已不再是一个梦想，智能家电已成为家居生活的必需品。但智能家电的普及，导致遥控器种类的多样性，这就迫切需要一个功能更为强大的遥控器对其进行整合。

    家中许多的电器产品只要有遥控的功能，例如电视机、空调以及音响等家电产品，都是以红外线遥控的方式来控制。但是，由于红外遥控的局限性，无法在一个地方，通过一个遥控器来控制多种类型的家电产品。设计了基于ZigBee模块传输协议的遥控器，通过远距离控制开发板上的Led 灯，来模拟实现对智能家电的遥控。ZigBee 数传相比红外传输的距离远，并且，不必像红外遥控需要严格的角度控制。所以，目前很多智能家居都是采用ZigBee数传模块传输数据，而智能家电无线遥控系统是在智能家居的基础上实现的。

1 无线遥控系统整体模型

无线遥控系统主要由开发板模块、遥控器和智能家电3 部分组成，如图1 所示。

图1 系统整体结构图

（1）开发板模块：本模块采用RF2530A 开发板，板上集成了TI 公司的CC2530 芯片，能对来自遥控器的信号进行分析处理后通过ZigBee模块把控制信息发送给智能家电。CC2530 芯片具有优质链路性能、芯片的内部空间小、低功耗等特性，使其成为智能家居控制的首选。

（2）遥控器：采用RemoTI R遥控器，其内部虽然集成有高性能的射频收发器，但对于有阻隔物或距离较远时，信号会受影响。因此为RemoTI R 外接功放芯片CC2590，遥控器上控制家电的信号通过功放芯片CC2590 发送给开发板，达到控制智能家电的目的。

    （3）智能家电：ZigBee数传网络拓扑结构有对等和星型两种结构，智能家居中一般采用星型网络结构是由于星型网络中协调器有且只有一个，终端设备节点可以有多个且可以被协调器自动识别，符合智能家居的特性。家庭生活中的电视、空调、冰箱等家电与ZigBee数传模块节点连接，组成网络的终端设备节点；开发板设置为网络中的协调器，与家电设备组成星型无线网络。

2 硬件设计

2.1 开发板模块

RF2530A 开发板包括天线接口、电源接口、内存、I/O 扩展接口、4 个Led 灯和CC2530 芯片等，CC2530 芯片是开发板的核心。该芯片采用8051MCU内核，支持IEEE 802.15.4/ZigBee协议，有21 个扩展口，允许5 种工作模式，电流损耗小，在无线短距离传输领域得到了广泛应用，具体硬件结构如图2 所示。

图2 开发板结构图

开发板通过USB 接口对CC2530 芯片进行烧录程序，同时把接受到的程序保存在内存中。芯片在供电后，由晶振产生时钟脉冲驱动主控芯片运行，读取内存程序，并对无线接受设备进行监听。当无线接受设备收到来自遥控器的信号时，主控芯片对信息进行处理分析，并进行相应的操作。

2.2 遥控器

遥控器RemoTI R集成CC2530 芯片，是在无线接收方面的一个拓展。但芯片自身的接收灵敏度较固定、发射频率较小、传输距离仅几百米，这难于满足庭院式、复式家庭中对智能家电的控制需求，因此在遥控器中为CC2530 芯片连接一个射频前端芯片CC2590，大大提高了接收的灵敏度，扩展了通信距离，连接如图3 所示。

图3 连接线路图

CC2590 芯片内集成了功率放大器、收发器、巴伦、低噪声放大器等电子元件，通过功率放大器可以输出较高的功率，巴伦电子元件可以和CC2530 实现无缝连接，低噪声放大器可以改善灵敏度，从而可以改善链路的估算，在无线网络中获得了极大的应用。

3 软件实现过程

3.1 平台构建

系统软件部分利用的是IAR Embedded Workbench开发，协议方面的代码由TI 官方提供，所以需要对Z-Stack_lighting文件进行安装获得协议代码。

    对IAR Embedded Workbench 搭建，按照软件说明对IAR820 进行安装，然后把iar.c c++.complier.v8.20.2.4.1139.for.8051 -patch 复制到安装目录下，即完成主要控件的搭建。

3.2遥控器按键控制函数

无线遥控系统主要通过遥控器上的按键控制RF2530A 开发板上的4 个Led 灯模拟实现对智能家居的控制，实现按键响应需要设置以下几个主要函数。

    （1）HalKeyInit()函数：当按键被启动后，首先调用此函数，完成必须的或可选参数的初始化操作。

    （2）HalKeyConfig()函数：此函数对按键配置中断或轮询服务。若无中断，调用中断服务程序（ISR）来处理，轮询在100 ms 后自动开始；若中断发生，将会有一个25 ms的延时来消除回跳。

    （3）HalKeyRead()函数：此函数的返回值为按键的当期状态。若按键被设置为轮询，此函数每100 ms有HAL驱动任务调用一次；若按键被设置为中断驱动，此函数会在中断发生后每25 ms 由HAL 驱动任务调用一次。

3.3 驱动Led灯控制函数

分析开发板上的Led 灯支持ON、OFF 和FLASH 操作，驱动Led 灯需配置以下几个函数：（1）HalLedInit()：当启动Led 灯服务时，首先调用此函数来配置所必须的、可选参数的初始化操作。

    （2）HalLedSet()：此函数用来设置Led 灯的工作模式，想完成函数中参数的设置，必须调用HalLed-Blink()函数。

    （3）HalLedBlink()：此函数可以根据提供的参数控制特定的Led 灯工作。

    （4）HalLedEnterSleep()：本函数存储Led 灯的当期状态，还可以通过设置全局状态变量，控制Led 灯进入睡眠模式，达到节能的目的。

4 功能测试

实验时硬件开发板一块，接口连接如图4 所示。

图4 开发板连接图

与开发板配对的遥控器一个，接口连接如图5 所示。

图5 遥控器连接图

    通过按动遥控器上的按键远距离控制开发板上的Led 灯的亮灭来验证无线遥控系统的可行。

    分别给遥控器和开发板模块供电，RF2530A 开发板在供电之后，若所有的Led 灯闪烁一下后灭掉，说明线路连接成功。若不成功，应首选检查开发板与遥控器的跳冒连接是否正确、连接两者的杜邦线是否紧密等硬件问题；其次再检查烧录协议、函数设置等软件问题。

    在实验验证之前，遥控器模块和开发板首先距离保持在30 cm 左右；然后ON 和OFF键同时按一下，建立网络连接；最后等待5 s，可以看到开发板上的4个Led 灯闪烁一下，说明遥控器和开发板连接成功。

遥控器和开发板的距离能扩展到几百米范围，通过遥控器上的按键可以打开/ 关闭开发板上的Led 灯，测试结果达到了预期的效果。

5 结束语

随着物联网技术的出现，为住宅智能化提供了技术基础，给智能家居带来了新的春天，方便人们享受舒适的生活。本文针对智能家居中出现遥控器种类过多的问题，以RF2530A 开发板为数据处理中心，利用ZigBee无模块设计了一个灵敏度好、低功耗的遥控器，利用ZigBee数传模块短距离无线传输协议，把家庭中的智能家电、开发板构建成星型结构的网络，通过设计好的遥控器来管理家庭中的所有家电，方便了用户，美化了家居环境。

    此遥控器硬件成本低、操作简单，易于工业化生产，具有广泛的应用前景。

   

     摘要: 近几年，以移动互联网为代表的互联网技术得到了快速发展，新业务不断涌现，互联网企业规模的也在不断扩大，目前国内大型互联网企业的设备规模都在万台以上，机房数量达到几十个。     做为企业的支柱，数据机房的稳定运行保证了线上业务的正常开展。同时，通过有效的技术手段控制机房的能耗可以显著降低企业的运营成本，增强企业竞争力。嵌入式技术，Web技术，网络通信技术的发展为机房能耗...  阅读全文

语音识别技术是当前极具发展前景的新技术之一，采用语音识别技术与无线通信技术完成人机交互、可以简化设备繁杂的菜单，削减大量的按键，给使用者提供了极大的方便，让人们能够享受现代科技的创造性应用。基于IEEE802.1 5.4协议的ZigBee通信技术具有低功耗、短距离、安全可靠、自组织网等特点。

    本文采用STC12LE5A60S2单片机、LD3320语音识别芯片、CC2530组成ZigBee语音识别模块，对语言进行ZigBee数据采集，并与32位嵌入式微处理器构成的家庭网关进行串行通信，家庭网关对接收到的语音数据进行判断处理，并通过ZigBee模块网络对多个控制子节点发出控制信息，实现对电器设备的语音控制。

1 智能语音控制系统功能设计

系统能进行非特定人语音识别并将语音内容存储到TF Card内，可利用语音对电灯，电磁阀水龙头，电控锁，电动窗帘等各种电器进行控制。也可进行预设，设定的时间到，系统按提示内容进行家居控制。

2 智能语音控制系统的结构设计

图 1 智能语音控制系统框图

 

系统总体结构如图1所示，家庭网关和各子节点连接方式为星型拓扑结构。系统核心部件为智能家居系统中的家庭网关，在本设计中该部件功能有别于传统意义上的家庭网关，其主要负责家庭内部智能设备的控制，故采用嵌入式系统方案。包括完成语音识别模块子节点、对开关型电器进行控制的继电器控制子节点、对红外遥控型电器进行控制的红外控制子节点_。

3 智能语音控制系统的硬件设计

3．1 家庭网关设计

考虑到本设计家庭网关的核心控制功能，选用功能强大的32位单片机S1C33L05为主控芯片、根据功能需要片外扩展了外部存储器模块、LCD模块、时钟模块，家庭网关与ZigBee模块通过串口实现通信。

图2 家庭网结构

 

3．2语音子节点设计

语音子节点由STCl2LE5A60S2单片机、LD3320语音识别芯片、ZigBee数传收发节点组成，系统架构如图3所示；

图3 语音子节点系统架构图

 

其语音识别部分硬件电路如图4所示：

图4 语音识刖电路

 

电路中，MCU的IO口和LD3320A采用串行SPI方式连接，通过串行数据接口接收STCl2LE5A60S2的控制命令；对LD3320A来说，时钟信号从TCl2LE5A60S2的XTAL2振荡器倒相放大器的出端引入，复位信号(RSTB)由MCU发出，而中断信号由LD3320A发出，MCU负责接收。

3．3 ZigBee数传模块收发节点设计

继电器控制子节点及红外控制子节点均通过ZigBee数传模块收发节点与家庭网关进行通信，考虑到语音家居系统无需很大的数据量特点，本设计选择集成有80C51内核的CC2530芯片构成ZigBee数传模块收发节点，因CC2530本身带有射频的功能，通过调整CC2530本身的发射功率以及优化CC2530天线后，对于小功率网络节点的设计不需要外加额外的射频芯片，比较适合家居系统使用。CC2530 ZigBee无线模块的电路原理图如图5所示，可以看出该模块只需很少的电子元器件。

图5 CC2530通信电路原理图

4系统软件设计

系统软件主要由语音识别处理部分、ZigBee数传模块节点收发程序部分、红外控制部分、实时时钟驱动程序、LCD显示驱动程序和控制主程序等构成。图6为软件构成框图。

图6 软件构成框图

4．1 主程序主程序

通过串口接收语音子节点数据后，对数据进行判断处理并将相应信息进行显示提示，继而根据ZigBee数据采集的语音内容向相应收发控制子节点ZigBee模块发送控制命令，其流程图见图7。

图7 主程序流程图

4．2语音识别程序设计

语音识别的操作流程是：

(1)通用初始化和语音识别用初始化。在初始化程序里，主要完成软复位模式设定、时钟频率设定和FIFO设定。

    (2)写入识别列表。LD3320是一个基于词库的语音识别芯片，在此步骤中，应将待识别的短语写入识别列表。列表的规则是，每个识别条目对应一个特定的编号(1个字节)，不同的识别条目的编号可以相同，而且不用连续，但是数值要小于256(00H～FFH)。

    (3)开始识别，准备好中断响应函数，打开中断允许位。根据现有设置，每次语音识别的时间限制是设定开始后的1分钟。在这个期间内，芯片接收到声音，无论识别是否成功，都会发送中断信号。如果到了1分钟还是没有接收到声音，也会发送一个中断，而BA寄存器里的数值是0，表示识别失败。改动B8寄存器可以改变这个长度。

(4)响应中断。如果麦克风采集到声音，不管是否识别出正常结果，都会产生一个中断信号。而中断程序要根据寄存器的值分析结果。读取BA寄存器的值，可以知道有几个候选答案，而C5寄存器里的答案是得分最高、最可能正确的答案。

LD3320的程序包含了初始化程序，识别列表程序，识别开始程序和识别中断程序，详细流程如图8所示。

图8 语音识别流程图

5 结论

非特定人语音识别技术及其人机交互技术是当前语音信号处理领域的热点，本设计利用ICRoute公司的LD3320A完成非特定人语音的ZigBee数据采集识别、结合具有低功耗、高可靠性、短距离的无线通信ZigBee无线模块技术结合。能实现语音控制开关型、红外型家电设备，从而实现了家居控制的语音无线智能化控制，且根据需要，系统功能、应用范围均可进一步拓展。具有广泛的应用前景。

   

 

     摘要: 现有矿灯，大部分不具备无线通信功能，而具备无线通信功能的矿灯大部分不具备ZigBee模块自动组网功能。传统无线通信矿灯是先将数据传输到指挥台，指挥台经过判断，最后再提醒井下其他矿工，井下存在安全隐患。虽然亦能起到报警功能，但是矿上指挥中心不能准确了解井下具体的信息，且井下其他矿工也不能立即知道井下的安全状况，导致无法及时采取有效措施。存在灵活性差，成本高，可靠性差等问题。   ...  阅读全文

近年来，随着人们生活水平的提高和电子技术的快速发展，汽车已逐渐走进人们的生活，汽车电子化也已成为一种趋势。鉴于全球定位系统(GPS)能够实时方便、精准的提供经纬度、时间、速度等信息的优势，目前已广泛应用于汽车的监控、导航、定位等领域。本文研究重点是利用ZigBee模块技术来传输发生交通事故的车辆向周围车辆发出的警示信息。

1系统的总体设计

为了对连环追尾的恶性交通事故进行预防，设计一款以ATmegal28单片机为主控芯片的交通事故警示装置，该装置由GPS模块、无线收发模块、液晶显示模块、语音警示模块、GSM模块、ATmegal28单片机最小系统模块等几部分组成。

系统结构框图如图1所示。

图1系统结构框图

2硬件部分设计

2．1 ZigBee模块设计

无线传输模块是报警信号收发的基本单元，信号的的稳定传输是整个系统可靠性的基本保证，ZigBee无线模块通常是一个微型的嵌入式系统，从传输功能上看，无线收发模块要进行本地信息的ZigBe数据采集处理外，还要对ZigBe数据采集到的信息据进行存储、管理和融合等处理，同时传输到用户手持遥控器。目前收发模块的软硬件技术是ZigBee模块传输研究的重点。

图2无线传输模块

本系统无线ZigBee数传模块由微处理器、无线收发芯片及天线等部分组成(如图2所示)，微处理器通过SPI总线和一些离散控制信号与RF收发器相连。微处理器充当SPI主器件而RF收发器充当从器件。控制器实现了IEEE 802．15．4 MAC层和ZigBee协议层。它还包含了特定应用的逻辑，它使用SPI总线与RF收发器交互。这里所采用的无线收发芯片是一个带有所需外部元件的RF(射频)收发器，如Chipcon公司推出的CC2420。天线接收的射频信号经过低噪声放大器和I／Q下变频处理后，中频信号只有2 MHz，此混合I／0信号经过滤波、放大、AD变换、自动增益控制、数字解调和解扩，最终恢复出传输的正确数据。

    发射机部分基于直接上变频。要发送的数据先被送入128字节的发送缓存器中，头帧和起始帧是通过硬件自动产生的。根据IEEE802．15．4标准，所要发送的数据流的每4个比特被32码片的扩频序列扩频后送到DA变换器。然后，经过低通滤波和上变频的混频后的射频信号最终被调制到2．4 GHz，并经放大后送到天线发射出去。

2．2 Amegal28单片机最小系统

模块本系统使用8位低功耗微处理器Amegal28 L，相对于其他通用的8位微控制器来说，它具有更加丰富的资源，并且具有极低的能耗。它具有片内128K字节的程序存储器(Flash)，4K字节的数据存储器(SRAM，可外扩到64K)和4K字节的E2PROM。此外，它还有8个10位ADC通道，2个8位和2个16位硬件定时／计数器，并可在多种不同的模式下工作。8个PWM通道、可编程看门狗定时器和片上振荡器、片上模拟比较器。UART、SPI、12C总线接口。JTAG口为开发和调试提供了方便的接口。更值得一提的是，除了正常操作模式外，它还具有六种不同等级的低能耗操作模式，在每种低能耗模式下具有不同的能耗。因此该微处理器非常适合于无线ZigBee数传模块这种需要低能耗的应用场合。

2．3语音模块设计

Amegal28 单片机作为主控制器，ISD4004语音模块作为语音播放的执行装置，单片机采用SPI总线对语音芯片进行控制。事先通过麦克风或上位机软件在语音芯片ISD4004中将需要播放的语音录入，在Amegal28 单片机的内存中记录下各段语音的首地址和语音总量，在控制播放时，通过单片机向ISD4004芯片发送相应的地址控制指令，从而实现任意段语音的播放。

    ISD4004语音芯片是美国ISD公司的ISD4000系列的一种，被广泛的应用于系统语音提示、自动应答系统、语音记录及语言玩具等方面。ISD4004芯片采用CMOS技术，内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、音频放大器、自动静噪及高密度多电平闪烁存贮阵列。单片机采用SPI总线控制ISD4004，在单片机的EEPROM中记录各段语音的首地址和语音的总数，ISD4004芯片的存储器分为2400行，进行寻址时一行一行的进行。ISD4004芯片的行地址时钟信号为200mS，其包含175 ms的高电平和25 ms的低电平，无论是在录音或播放时，都从200 mS的行首地址开始的，因此利用单片机的计数器功能，对行地址的信号进行计数，即可得到各段语音的时长，记录下各段语音数据在ISD4004中的首地址，实现对语音芯片的控制。

2．4 GSM模块设计

GSM(全球移动通信系统)具有网络容量大、手机号码资源丰富、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低等优点，目前已经非常普及，在实现远程传输时无须再构建一个GSM网络，而只需直接连接一个GSM发射和接收模块，就可以实现远程控制，图3为GSM远程遥控系统原理图。

图3 GSM远程遥控系统原理图

本系统选用的GSM短信模块为西门子公司生产的TC35i，集成了SIM卡接口和RS232接口，可通过计算机AT指令对其进行调试和设置。单片机通过UART串行接口对GSM短信模块进行直接控制，利用AT指令控制GSM将数据传送出去，AT指令按照GSM模块的AT指令格式书写，通过串口发送出去同。GSM模块接收到串口发送过来的指令后对单片机作出相应的应答，最终实现短信发送。

2．5 GPS模块设计

GPS可实现全球范围内的定位和导航，在各个领域应用广泛。GPS接收模块将收到的GPS卫星导航的信息后，经转换处理送到电平转换电路再由MAX232转压芯片进行RS-232-TTL的电平转换，而后发送到单片机串口接收，当单片机收到GPS发送过来的导航信息后，经过单片机内部程序的选择，将地理位置信息发送到GSM中去，从而实现数据的传输。

    GPS通过串口与单片机相连实现数据的通信，在本设计中由于GSM模块，GPS模块都要用到串行端口。作为单片机与串行设备的之间的数据传输，而Amegal6单片机只有一对串行端口，端口使用出现冲突。为了解决该问题，对单片机串行端口进行扩展，实现单片机的一个串口分时复用。

2．6 LCDl2864液晶显示模块

为了显示事故车辆的准确地点，本系统设计了LCDl2864液晶显示模块[61。LCDl2864液晶显示屏可以显示汉字、大小写字母、其他各种符号等，满足设计要求。本设计中，利用Amegal28 单片机来控制LCDl2864，其中PC口作为并行数据口使用，向LCDl2864并行串口传送数据。PF口作为控制片选、读写、复位、串并数据传送方式选择使用。

3软件设计

软件开发以Win AVR、AVRStudio 4为开发平台，采用C语言编写。在无线传输设置时，使用Chipcon公司提供的开发套件，该套件包括各种高性能的ZigBee软件工具，如网络设置器、协议追踪调试工具等。

4结束语

文中设计的交通事故警示装置应用ZigBee数传模块，对事故车辆进行ZigBee数据采集，具有如下特点：1)对出事故车辆进行准确定位；2)出事车辆能够自动向急救中心发出求助信息；3)接收端能够进行语音警示；4)在接收端准确显示出事车辆地点。该装置工作稳定可靠，成本低廉，适合广大驾驶人员使用。

   

     摘要: 0 引言 近年来，智能家居这一概念随着物联网新技术的推动，逐渐走入人们的视野，市场需求发展空间巨大。这类新技术包括以ZigBee数传为代表的无线传感器网络，在此次智能家居系统里面将看到ZigBee数传无线传感器网络在家庭自动化上的应用。     本设计为了实现上述目标，解决了四个方面的技术问题，一是ZigBee模块传感器网络的组网；二是发挥ARM Cortex-M3的...  阅读全文

随着智能家居的持续火热发展，现在已经有很多关于家电整合无线组网技术、智慧照明系统等相关产品；在整个智能家居大环境下，市面上采用ZigBee模块组网技术作为家庭内部节点连接、信息交互的企业越来越多，也推出了很多好的产品。本案在此背景下推出基于ZigBee无线模块组网的多功能智能插座的设计方案，能够很好融入智能家居产品线。

1 系统设计架构

无线插座采用模块化设计，主要由4个模组组成：电源模块、ZigBee模块、扩展功能模块和外观模具部分；这里对外观模具不做详细讨论，主要对前三个部分以及软件设计做详细介绍。

2 系统硬件设计

2.1 电源模块电路设计

电源模块电路设计主要包含：AC220到DC12V的转换，DC12V到DC5V的转换，DC5V到DC3.3V的转换3个电路部分。

    系统采用了LNK306芯片。LNK306在一片IC上面集成了一个700 V的功率MOSFET、振荡器、简单的开/关控制电路、高压开关电流源、频率调制、逐周期的电流限制及过温保护电路。

    输入级由保险电阻F1、二极管D10和D11、电容C18和C21以及电感L2组成。电阻F1为阻燃可熔的绕线电阻，它同时具备多个功能：a)将整流管D10和D11的浪涌电流限制在安全的范围；b)差模噪声的衰减；c)在其它任何元件出现短路故障时，充当输入保险丝的功能(元件故障时必须安全开路，不应产生任何冒烟、冒火及过热发光现象)。

    功率处理级由LNK306、续流二极管D13、输出电感L1及输出电容C19构成。电容C19是输出滤波电容，其主要功能是限制输出电压纹波。输出电压的纹波最主要取决于输出电容的ESR而非电容的容量。

    二极管D13和D12的正向导通压降是相同的。因此，C22两端的电压会跟踪输出电压。连接到LNK306 FB引脚由R26和R27组成的电阻分压器对C22的电压进行检测及稳压。

    DC12V到DC5V转换这里选用了常用的7805三端稳压芯片。此电路较为简单，只需要将输出通过C14/C16两个电容稳定滤波后直接接入到7805的输入，然后在输出端同样连接两个C15/C17两个稳定滤波电容即可输出稳定的DC5V。

    由于ZigBee数传模块芯片需要3.3V供电，这里采用芯片TPS79633将输出的5V转换到3.3V供ZigBee数传模块电路使用。只需要将输出接入到TPS79633的输入，在输入输出端接入稳定滤波电容即可，然后就能稳定输出DC3.3V。

2.2 ZigBee模块电路设计

ZigBee模块电路设计采用德州仪器的低功耗无线通信芯片CC2530，具有IEEE802.15.4射频前端。

    芯片的RF-P和RF-N引脚为天线接入引脚，M1为天线接入端；为了节省模块以及控制板的空间尺寸，这里采用PCB天线设计。芯片的P10~P17作为2位数码管模块的阴极驱动引脚；芯片的P00~P01作为2位数码管模块的阳极驱动引脚；芯片的P02作为4个LED灯指示灯的驱动引脚；芯片的P06作为按键AD输入；芯片的P03作为蜂鸣器控制引脚、P04作为继电器控制引脚。ANTENNA为天线接入端子，这里采用PCB天线设计以节省模块和遥控器空间尺寸。

2.3 扩展功能部分设计

无线插座设计了两位数码管显示，用来显示预约开关功能的时间等信息。这里选用了两位一体的8位数码管模块，同时通过两个9015三极管进行驱动显示。无线插座设计了4个LED灯用来分别指示：电源、定时、预约开、预约关4种状态。同样选用了1个9015三极管来驱动4位LED灯。无线插座设计了4个功能按键：无线插座开关、预约开关、数码管指示加1、数码管指示减1。设计了4个功能按键可以实现手动开关无线插座，和预约定时开关插座等功能。为了节省芯片引脚，这里采用了AD采集方式来判断哪个按键被按下。这里选用了4个10K（R1\R2\R6\R7）电阻串联分压分别对应不同的按键。无线插座开关选用了1个10A 250VAC的继电器（2500W），基本上能满足绝大多数的功率需要；加了一个蜂鸣器来实现一些操作提示。蜂鸣器和继电器分别选用了1个8050三极管来驱动。

3 系统软件设计

软件功能设计流程图如图1所示。

 

图1 软件功能设计架构

其中KeyValue：按键值变量；SW_Plan：预约开关插座命令值变量；SW_Value：远程开关插座命令值变量；Timer：预约时间值变量。

   

     摘要: 0 引 言 DCS（集散控制系统）综合了计算机、自动控制、通信等技术，具有大规模数据处理、信息管理及较强数据通信能力等特点而成为目前主导的自动化控制系统。目前，DCS 系统在过程控制级与控制管理级之间以及过程控制级设备间大多采用有线方式来实现其数据通信功能，系统采用标准模拟信号进行数据传输，信号可靠性、抗干扰等性能较差；在地形条件不好、临时组网时，系统控制设备布线复杂、维护困难等。  &...  阅读全文

     摘要: 0 引 言 在信息产业快速发展的今天，嵌入式设备已经深入到了人类生活的各个方面，智能设备更是成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。随着能源的日渐消耗，环保节能刻不容缓。     因此，在现在和未来的家居生活环境中，我们更需要一种高效节能的、智能的、绿色环保的智能家居安防系统。 1 智能家居安防系统的研究与设计 图1 是智能家居安防系统的整体功能框图和设计方案。 图1...  阅读全文

在我国，随着计算机网络和通信技术的不断发展，基于固定电话网、卫星电话以及Internet等远程心电监护系统相继出现，在目前的情况下，无线通信网络在传输方面已经具有很高的可靠性，使得基于无线网络的心电监护也成为可能，在这些心电监护系统中，有些设备具有远程通信功能，但由于采用较为昂贵的元器件，成本较高，有些则是采用即时模式把采集到的心电数据直接传输出去，无法进行长时间的跟踪检查，在监护的实时性、准确性、低功耗和患者的活动范围等方面都存在着不足，不能很好的满足心血管疾病患者的监护需求。

1 系统总体设计

本文根据医院心电监护与病人定位的应用背景，综合考虑ZigBee模块支持的网络拓扑结构的优缺点，采用了把以太网和ZigBee网相结合的网络结构作为本系统的方案，如图1所示。

图1 无线网络结构

该网络结构是在Zigbee模块部分的星形拓朴结构上扩展了有线网络部分。对于移动节点而言，通过以太网相连的协调器和所有数据接收节点逻辑上可以看作传统ZigBee数传模块星形拓朴结构中的协调器节点。虽然ZigBee数传模块网络具有自组网的特性，即不需要网络基础结构的支持，通过节点间无线链路的相互转接形成网状结构，就可以扩大网络的覆盖范围。但是最大传输速率250Kbps对于单路实时心电数据传输来说还是足够的，如果同时还要转发其他节点的数据就会占用了带宽，出现瓶颈效应，严重限制了网络中移动节点的数量。

    因此必须限制网络中节点数据的中继转发，只能选择星形拓扑，即所有的移动节点只能与协调器之间进行数据的传送。采用星形拓扑网络结构后，移动节点就不需要为其他节点提供数据的中继转发，这能有效延长电池的续航时间。

    但是单一协调器的覆盖范围和带宽容量都是有限的，因此本课题考虑把多个数据接收节点及协调器通过以太网组合起来逻辑上作为一个协调器来使用，这样可以使网络的覆盖范围小、带宽不足和移动节点的功耗高等问题得到很好解决。

如图2所示，整个系统主要由三部分构成，分别是协调器节点、移动节点和数据接收节点。

图2 zigbee组成的无线网络系统

    协调器节点通过以太网完成数据接收节点和移动节点的地址分配，分配具有唯一性的16位短地址。移动节点完成心电信号的Zigbee数据采集、处理以及传输，该节点对节点体积、便携性以及电池寿命都有很苛刻的设计要求，同时该节点是作为数据接收节点的子节点加入到ZigBee网络当中；数据接收节点一方面是配合移动节点做定位，定位原理是移动节点发出的定位请求数据帧，计算出接收信号强度值（RSSI）后，把RSSI值以及数据接收节点的坐标一同发给移动节点，由移动节点中CC2431内部的硬件定位引擎计算出自身的坐标值，因此要求数据接收节点的坐标是已知的，该节点是采用+5VDC直流稳压电源供电。

另一方面，数据接收节点还要完成心电数据的接收和经串口转网口模块把心电数据和定位信息传输给PC机，在PC机中实现心电波心的显示与病人的实时定位。

2 无线节点的电路设计

无线节点包括协调器节点、移动节点和数据接收节点。

图3 协调器节点的框图

如图3所示，协调器节点主要由CC2430芯片构成，完成数据接收节点和移动节点的地址分配，通过该地址实现节点与节点之间的互相通信。

图4 数据接收节点的框图

如图4，数据接收节点主要由CC2430芯片构成，完成ZigBee无线数据包的接收。

图5 移动节点的框图

如图5，本系统中由于移动节点不仅要完成心电信号的Zigbee数据采集，还需要提供定位病人的功能，因此移动节点选择了CC2431这款带硬件定位引擎的ZigBee芯片。

3 测试结果

本文是通过一个FLUKE公司PS420心电波形发生器产生1.5mV的心电波，由于采用CC2431的片内1.5V的基准电压，AD转换的范围是±1.5V，所以心电放大电路板需将1.5mV的心电波放大1000倍。

接收节点接收到一帧数据后通过串口把心电数据传给上位机应用程序，然后由上位机程序实时动态显示。传输时延约500ms，传输距离约30米。测试结果如图6。

图6 传输测试结果

4 结论

Zigbee模块的低功耗和可靠性非常适用于移动手持式监测设备。本文利用Zigbee数传模块实现了心电信号的Zigbee数据采集和定位，其超低的功耗可以延长设备的监测时间，避免频繁的更换电池，大大减少监护人员的工作量。此类设备非常适用于医院以及老人社区等需要不间断采集监测对象信息的场所。