摘 要

现阶段，随着社会发展的进程越来越快，人们对于无线通讯和数据传输需求的日益增长，无线组网技术也回应着人们的需求蓬勃发展。

本次毕业设计的内容旨在对小型无线智能组网的结构进行研究与设计，并结合实际将无线传感器网络应用于火灾报警系统的领域。本设计采用星型拓扑结构，以Zigbee技术作为无线通信方式，构建了一个小型的无线自组网络。该自组网主要由终端节点、协调器节点、上位机三部分构成，节点均以CC2530芯片作为核心处理器。终端以DS18B20作为温度采集装置，以无线传输的方式将采集到的温度信息发送给协调器节点。协调器节点接收到信号后,通过串口将各终端的信息转发给上位机，对接收到的信息进行处理、显示和存储。

本系统在火灾发生时，以声光形式报警，从而实现火灾报警系统的功能，相信可以在家居等小型场所广泛应用。

关键词：Zigbee、无线组网、CC2530、火灾报警、温度采集

Abstract

At present, with the rapid development of the society, people's demand for wireless communication and data transmission is growing day by day, and wireless networking technology is also responding to people's demand for vigorous development.

The content of this graduation project aims to study and design the structure of small wireless intelligent network, and apply it to the field of wireless fire alarm system in combination with the actual situation. This design adopts star topology structure and Zigbee technology as wireless communication mode to build a small wireless AD hoc network. The AD hoc network is mainly composed of terminal node, coordinator node and host computer. The nodes all use CC2530 chip as the core processor. The terminal USES DS18B20 as the temperature acquisition device to send the collected temperature information to the coordination node through wireless transmission. After receiving the signal, the coordination node will forward the information of each terminal to the upper computer through the serial port, and process, display and store the received information.

When the fire occurs, this system will give an alarm in the form of sound and light, so as to realize the function of the fire alarm system. It is believed that it can be widely used in small places such as home.

Key Words：ZigBee; Wireless networking; CC2530; Fire alarm; Temperature gathering

目录

第1章 绪论 1

1.1研究目的和意义 1

1.2组网结构研究现状 2

1.3主要研究内容 2

第2章 组网总体结构设计方案 4

2.1 组网无线技术的选择 4

2.2组网结构及功能设计 5

2.2.1组网结构设计 5

2.2.2 组网功能设计 9

2.3 本章小结 9

第3章 火灾报警系统的硬件设计与实现 10

3.1温度传感器电路设计 10

3.2无线传输模块电路设计 11

3.2.1 传感器节点供电电路 12

3.2.2 协调器节点串口电路 13

3.3 本章小结 13

第4章 火灾报警系统软件设计与实现 15

4.1 火灾报警系统软件架构 15

4.2协调器节点软件设计 16

4.3传感器节点软件设计 17

4.4 本章小结 18

第5章 火灾报警系统上位机设计 20

5.1 LabVIEW程序设计 20

5.1.1 数据的显示与报警 20

5.1.2 数据的存储与读取 21

5.2 上位机软件调试 22

5.3 本章小结 24

第6章 总结与展望 25

参考文献 26

致谢 27

第1章 绪论

1.1研究目的和意义

随着社会与科技的蓬勃发展，原先的有线通信方式已经远远无法满足我们需要，社会生活和生产领域对无线通讯和数据传输的需求与日俱增^[1][1]。在这种时代背景下，无线组网技术得以蓬勃发展，吸引了很多科技工作者的研究和注意，并开始将其开始广泛应用于各个行业。相比于传统的有线网络通信方式，无线组网技术无需预先架设线路，拥有更强的可靠性和容错能力，就算某一个节点遭到了破坏，也不会影响系统的正常工作。因此，无线组网技术非常适合应用于恶劣环境的监测，在军事国防、民用、城市管理、生物医疗、环境检测、防恐反恐、危险区域远程控制等诸多领域都有广泛前景^[2][2-3]。本次设计的目的是将其应用于无线火灾报警系统领域，对火灾的发生进行监控。

历数火灾报警系统的演变史，其大致可以分为三个阶段：第一阶段为多线型火灾报警系统^[3][4-5]。其供电与报警通信都采取有线的方式，每个探测节点不仅需要两根电源线还需要一根通信线路，这种连接方式极大的增加了布线难度，而且任何一根线路出现问题都会导致系统无法正常工作。第二阶段是总线型火灾报警系统，其每个节点仍然采用有线的通信方式，但控制方式已经采用了微处理器的中央控制方式，极大的减轻了布线的工作难度和工作量。其相比于前类有更加方便、可靠、便宜的特点。第三阶段为无线型火灾报警系统，其最大特点是用无线通信网络来取代旧的集中式有线通信，从而实现传感器节点与中央控制系统的直接通信。

目前，我国楼宇等场所采用的火灾报警系统大多为处于第二阶段的总线型火灾报警系统。但随着社会的进步，总线型火灾报警系统的缺点也越来越明显，已经无法满足社会的需求。首先，由于采用的是有线通信方式，线路极易遭到腐蚀、磨损等自然损坏，且布线繁琐、拓展性差也是他避不开的缺点。另外，当火灾发生时，由于会放出大量的热量，对报警系统的稳定性和可靠性也提出了极大的挑战。最后，由于其耗材多，成本高，大多都应用于大型商场、火车站等公共场所，而在家居、办公室等小型区域则是一片空白。