GPRS和ZigBee在智能家居安防中的应用
引言
zigbee技术的应用方向定位于家庭自动化、楼宇自动化、传感器应用等。该系统的无线网络通信模块采用cc2430，它是一颗真正的系统芯片（soc）coms解决方案，这种方案能够提高性能并满足zigbee为基础的2.4ghzism波段应用对低成本和低功耗的要求。也包含一个dsss（直接序列扩频）射频收发核心和一个工业级小巧高效的8051控制器。无线数传模块采用dl6200模块，用户只需要拥有以前所熟悉的串口通信知识就可通过gprs网络进行通信。
1 zigbee的技术优势
zigbee的技术优势表现为以下几个方面：
（1）省电。由于工作周期很短、收发信息功耗较低，并且采用了休眠模式，因此zigbee技术可以确保2节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间。不同的应用对应的功耗自然是不同的。
（2）可靠。zigbee技术采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。mac层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。
（3）成本低。模块价格低廉，且zigbee协议是免专利费的。
（4）时延短。针对时延敏感的应用作了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时延典型值为30ms，休眠激活时延典型值是15ms，活动设备信道接入时延为15ms。
（5）节点通信设置易于配置。
（6）网络容量大。zigbee可以采用星形、网状、树状结构组网，而且可以通过任一节点连接组成更大的网络结构。从理论上讲，其可连接的节点多达64000个。1个zigbee网络最多可以容纳254个从设备和1个主设备，1个区域内可以同时存在最多100个zigbee网络。
（7）安全。zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用aes-128，同时各个应用可以灵活地确定其安全属性。
（8）全球通用性和完好的开放性。zigbee标准协议，使zigbee设备间的通信成为轻而易举的事情。
2 cc2430的技术特点
cc2430芯片延用了以往cc2420芯片的架构，在单个芯片上整合了zigbee射频（rf）前端、内存和微控制器。它使用1个8位mcu（8051），具有128kb可编程闪存和8kb的ram，还包含模拟数字转换（adc）、几个定时器（timer）、aes-128协同处理器、看门狗定时器（watchdogtimer）、32khz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路（poweronreset）、掉电检测电路（brownoutdetection），以及21个可编程i/o引脚。cc2430芯片采用0.18μmcmos工艺；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27ma和25ma。cc2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。
3 gprs数传模块dl6200
dl6200模块的核心硬件是使用世界知名移动通信产品厂商生产的gprs芯片而设计生产的，具有很高的可靠性。使用dl6200时，只需要熟悉串口通信知识就可通过gprs网络进行通信。不必关心模块的射频电路部分（使用移动运营商的公网）及相关硬件连接；不必关心at指令集，所有与at响应有关的操作都由dl6200模块在模块的内部完成；不必关心tcp/ip协议及互连网络的相关知识：由于gprs模块是基于互连网络的通信方式，在使用中就要与internet网络打交道，所有与网络的信息交换都由dl6200模块在内部自动完成，无需用户参与；不必用户单独拥有一个固定的ip地址；具有格式及透明传输两种传输格式；具有一般工作模式和省电工作模式；与各种组态软件直接连接无需专用的驱动程序；支持总线式的被动传输数据方式。
4 系统结构和工作原理
4.1 系统的结构和功能
系统由外网和内网两部分组成。外网是由gprs数传模块和pc组成，两者之间可通过ttlrs232rs485传输信息，该系统采用上位机电平接口为ttl，如图1所示。gprs数传模块的组网如图2所示。
内网由pc机和zigbee无线数据通信模块组成，它们之间通过串口连接。zigbee网络由协调器、路由器和终端设备三部分组成。协调器和路由器称为全功能设备ffd，终端设备称为精简功能设备rfd。由于该系统设备比较简单，采用星型组网方式，将窗磁、门磁等看作终端设备，zigbee无线模块为协调器，该系统结构简单，所以不需要路由器。如图3所示。
该系统的控制流程如下：
（1）用户通过外网gsm手机发送短信命令给gprs数传模块dl6200，dl6200收到命令后，解释该命令。解释完后发给内网中zigbee无线通信模块cc2430,由该模块把命令发给相应的终端设备，终端设备收到命令后作出相应的的动作。
（2）终端设备收到命令后，一是作出相应的动作后向上层作出应答，二是把上层需要的数据通过cc2430模块传送给上层设备。上层设备收到终端设备的信息，通过dl6200以短信的形式发送到用户手机上。
（3）当有中断响应时，如家中有小偷，触发了报警设备，该终端设备将第一时间向用户发送信息，以示报警。
4.2 系统的硬件设计
dl6200不需要关心at指令集。不需要关心tcp/ip协议及互连网络的相关知识，所有与网络的信息交换都由dl6200模块自动完成。与各种组态软件直接连接，无需专用的驱动程序。dl6200的这些特点使得硬件设计很容易，它的rxd、tdx必须与zigbee的rx、tx相连进行数据的收发。整个系统的结构框图如图4所示。
4.3 系统的软件设计
该系统软件主要通过zigbee网络协议操作完成数据采集和数据收发，包括初始化、发射和接收程序设计，以及对报警信号的监控、对远程控制指令的处理和执行等。
系统的收发采用pingpang发送函数，程序如下：
系统的报警流程图如图5所示。
5 结语
zigbee无线模块具有低功耗、低成本的优势，在满足人们需求的传输速率的情况下，将会在不久的将来普及到各家各户中。此外，使用无线网络省去了重新装修的负担，采用zigbee无线网络随时可以添加或减少它的节点，它对网络有自组能力。所以，商品的经济程度以及技术的容易程度，成为发展的必然条件。
鸿蒙OS 跨设备迁移
华为P60是5g手机吗 是什么芯片?
数字资产交易所开发,交易网站开发公司,抵押借贷系统开发
2020年智能手机销量将下降 2.3% 出货量略高于13亿部
PLC设备维护保养方法的介绍
GPRS和ZigBee在智能家居安防中的应用
LIN接口芯片之MC33662参考设计
通俗地讲解TCP的固定窗口和滑动窗口
天津新松机器人自动化有限公司正式成立 新松3+N+M战略布局更加完善
腾讯发布2020-2021中国消费互联网竞争趋势报告
一种新型小型化窄带腔体滤波器的设计
28byj48步进电机的控制电路设计
基于MAX78000FTHR的机器学习实时处理方案
直流电机的正反转控制电路图解
15W无线充电器真的能够提高Galaxy S9的充电速度吗？
北京电信在5G建设和创新中已取得了十分瞩目的成绩
燕麦水分测定仪原理和测试注意事项
你知道linux kernel内存碎片防治技术？
电力电缆YJV与KVV的定义以及二者之间的区别
关于过电压保护器的测试方法介绍
zigbee技术的应用方向定位于家庭自动化、楼宇自动化、传感器应用等。该系统的无线网络通信模块采用cc2430，它是一颗真正的系统芯片（soc）coms解决方案，这种方案能够提高性能并满足zigbee为基础的2.4ghzism波段应用对低成本和低功耗的要求。也包含一个dsss（直接序列扩频）射频收发核心和一个工业级小巧高效的8051控制器。无线数传模块采用dl6200模块，用户只需要拥有以前所熟悉的串口通信知识就可通过gprs网络进行通信。
1 zigbee的技术优势
zigbee的技术优势表现为以下几个方面：
（1）省电。由于工作周期很短、收发信息功耗较低，并且采用了休眠模式，因此zigbee技术可以确保2节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间。不同的应用对应的功耗自然是不同的。
（2）可靠。zigbee技术采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。mac层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。
（3）成本低。模块价格低廉，且zigbee协议是免专利费的。
（4）时延短。针对时延敏感的应用作了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时延典型值为30ms，休眠激活时延典型值是15ms，活动设备信道接入时延为15ms。
（5）节点通信设置易于配置。
（6）网络容量大。zigbee可以采用星形、网状、树状结构组网，而且可以通过任一节点连接组成更大的网络结构。从理论上讲，其可连接的节点多达64000个。1个zigbee网络最多可以容纳254个从设备和1个主设备，1个区域内可以同时存在最多100个zigbee网络。
（7）安全。zigbee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用aes-128，同时各个应用可以灵活地确定其安全属性。
（8）全球通用性和完好的开放性。zigbee标准协议，使zigbee设备间的通信成为轻而易举的事情。
2 cc2430的技术特点
cc2430芯片延用了以往cc2420芯片的架构，在单个芯片上整合了zigbee射频（rf）前端、内存和微控制器。它使用1个8位mcu（8051），具有128kb可编程闪存和8kb的ram，还包含模拟数字转换（adc）、几个定时器（timer）、aes-128协同处理器、看门狗定时器（watchdogtimer）、32khz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路（poweronreset）、掉电检测电路（brownoutdetection），以及21个可编程i/o引脚。cc2430芯片采用0.18μmcmos工艺；在接收和发射模式下，电流损耗分别低于27ma和25ma。cc2430的休眠模式和转换到主动模式的超短时间的特性，特别适合那些要求电池寿命非常长的应用。
3 gprs数传模块dl6200
dl6200模块的核心硬件是使用世界知名移动通信产品厂商生产的gprs芯片而设计生产的，具有很高的可靠性。使用dl6200时，只需要熟悉串口通信知识就可通过gprs网络进行通信。不必关心模块的射频电路部分（使用移动运营商的公网）及相关硬件连接；不必关心at指令集，所有与at响应有关的操作都由dl6200模块在模块的内部完成；不必关心tcp/ip协议及互连网络的相关知识：由于gprs模块是基于互连网络的通信方式，在使用中就要与internet网络打交道，所有与网络的信息交换都由dl6200模块在内部自动完成，无需用户参与；不必用户单独拥有一个固定的ip地址；具有格式及透明传输两种传输格式；具有一般工作模式和省电工作模式；与各种组态软件直接连接无需专用的驱动程序；支持总线式的被动传输数据方式。
4 系统结构和工作原理
4.1 系统的结构和功能
系统由外网和内网两部分组成。外网是由gprs数传模块和pc组成，两者之间可通过ttlrs232rs485传输信息，该系统采用上位机电平接口为ttl，如图1所示。gprs数传模块的组网如图2所示。
内网由pc机和zigbee无线数据通信模块组成，它们之间通过串口连接。zigbee网络由协调器、路由器和终端设备三部分组成。协调器和路由器称为全功能设备ffd，终端设备称为精简功能设备rfd。由于该系统设备比较简单，采用星型组网方式，将窗磁、门磁等看作终端设备，zigbee无线模块为协调器，该系统结构简单，所以不需要路由器。如图3所示。
该系统的控制流程如下：
（1）用户通过外网gsm手机发送短信命令给gprs数传模块dl6200，dl6200收到命令后，解释该命令。解释完后发给内网中zigbee无线通信模块cc2430,由该模块把命令发给相应的终端设备，终端设备收到命令后作出相应的的动作。
（2）终端设备收到命令后，一是作出相应的动作后向上层作出应答，二是把上层需要的数据通过cc2430模块传送给上层设备。上层设备收到终端设备的信息，通过dl6200以短信的形式发送到用户手机上。
（3）当有中断响应时，如家中有小偷，触发了报警设备，该终端设备将第一时间向用户发送信息，以示报警。
4.2 系统的硬件设计
dl6200不需要关心at指令集。不需要关心tcp/ip协议及互连网络的相关知识，所有与网络的信息交换都由dl6200模块自动完成。与各种组态软件直接连接，无需专用的驱动程序。dl6200的这些特点使得硬件设计很容易，它的rxd、tdx必须与zigbee的rx、tx相连进行数据的收发。整个系统的结构框图如图4所示。
4.3 系统的软件设计
该系统软件主要通过zigbee网络协议操作完成数据采集和数据收发，包括初始化、发射和接收程序设计，以及对报警信号的监控、对远程控制指令的处理和执行等。
系统的收发采用pingpang发送函数，程序如下：
系统的报警流程图如图5所示。
5 结语
zigbee无线模块具有低功耗、低成本的优势，在满足人们需求的传输速率的情况下，将会在不久的将来普及到各家各户中。此外，使用无线网络省去了重新装修的负担，采用zigbee无线网络随时可以添加或减少它的节点，它对网络有自组能力。所以，商品的经济程度以及技术的容易程度，成为发展的必然条件。
鸿蒙OS 跨设备迁移
华为P60是5g手机吗 是什么芯片?
数字资产交易所开发,交易网站开发公司,抵押借贷系统开发
2020年智能手机销量将下降 2.3% 出货量略高于13亿部
PLC设备维护保养方法的介绍
GPRS和ZigBee在智能家居安防中的应用
LIN接口芯片之MC33662参考设计
通俗地讲解TCP的固定窗口和滑动窗口
天津新松机器人自动化有限公司正式成立 新松3+N+M战略布局更加完善
腾讯发布2020-2021中国消费互联网竞争趋势报告
一种新型小型化窄带腔体滤波器的设计
28byj48步进电机的控制电路设计
基于MAX78000FTHR的机器学习实时处理方案
直流电机的正反转控制电路图解
15W无线充电器真的能够提高Galaxy S9的充电速度吗？
北京电信在5G建设和创新中已取得了十分瞩目的成绩
燕麦水分测定仪原理和测试注意事项
你知道linux kernel内存碎片防治技术？
电力电缆YJV与KVV的定义以及二者之间的区别
关于过电压保护器的测试方法介绍