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基于ZigBee的无线室内人数统计系统设计

2014-10-20 11:14　来源: 互联网作者：祁国鹏等浏览次数 4358

　　由于被动式红外传感器本身可以感知的红外热信号距离通常在1 m左右，难以满足应用的需求。因此需要通过菲涅尔透镜和放大电路的结合将信号放大70 dB以上，由此扩大传感器的检测范围。然而由于菲涅尔透镜的外形和光学特性使得被动式红外传感器的感知范围是具有较大角度的扇形区域，这使得传感器极易受到周围环境的干扰，同时也会影响两个传感器感知顺序的判断，因此本系统的传感器模块在菲涅尔透镜的外围包裹了不透光的物体，使得传感器模块能够具有近似直线的感知区域。感知区域的实验数据见表1所列。
　　2.2 ZigBee通信模块
　　ZigBee通信模块主要由CC2530芯片、电源以及外围模块组成，具有数据收集、数据处理和无线通信等功能。基于ZigBee的无线通信模块具有组网便捷、能耗低、实时性强等特点[7-8]。
　　（1） CC2530芯片
　　CC2530是由TI公司推出的，适用于IEEE 802.15.4、ZigBee和RF4CE等协议的标准芯片[9]。其结合了性能优良的RF收发器、工业增强型8051 CPU、系统内可编程闪存、8 KB RAM 和许多其他强大的功能，同时还提供了业界领先的Z-Stack?协议栈[10]，为用户提供了一个强大和完整的ZigBee解决方案。
　　（2）电源
　　本系统的电源采用1 300 mAh、3.7 V的主流锂电池，相比一般干电池具有能量高、使用寿命长、额定电压高、自放电率低、充电快速、质量轻等优点，预期使用寿命在1年以上，能够有效减小经常更换电池带来的不便。
　　（3） ZigBee通信模块
　　ZigBee通信模块的主要外围模块包括：传感器采集模块（用于采集被动式红外传感器的数据）；按键模块（主要用于模块的现场调试和维护）；运行状态显示模块（即液晶屏幕，用于显示ZigBee节点的实时数据以及现场调试和维护）；SCI串行通信模块（用于完成ZigBee模块与上位机之间的数据传输）。图2是无线传感器的硬件框图。
　　3 软件设计
　　本系统的软件设计主要包括：数据收发、数据分析、上位机数据显示三个部分：
　　3.1 数据收发流程
　　本系统的数据收发流程如图3所示，通常在启动ZigBee模块后，系统首先进行初始化，由协调器建立、维护ZigBee网络，而终端设备和路由节点则搜索并加入该网络，成为子节点。子节点周期性地监听传感器模块的信号，当采样电平发生变化，子节点把本地网络地址和采样的传感器数据打包，调用消息发送函数，将数据包发送给协调器节点，向协调器通知本地传感器数据变化。协调器节点接收到数据帧，在MAC层校验数据帧正确后，解析数据包，把提取出来的数据存储到消息队列，并上传到应用层，产生信息接收事件，等待系统处理该事件。

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