基于Zigbee技術的熱釋電紅外報警器設計

本設備選用的Zigbee芯片為德州儀器公司的CC2530。CC2530是一個真正的用于IEEE802．15．4、Zigbee和RF4CE應用的片上系統，它能夠以非常低的總材料成本建立強大的網絡節點；CC2530集成了業內領先的RF收發器、增強工業標準的8051 MCU，在系統可編程Flash存儲器，8-KBRAM和許多其他強大功能。CC2530部分的電路圖如圖3所示，兩個晶振32 MHz和32．768 kHZ，其中32．768 kHZ的晶振主要應用于睡眠定時器，在實際應用中如果不需要可以去掉以降低成本；RF端經過處理后接收發天線，天線可以是外置天線，也可以是PCB天線，本設備設計的是倒F形狀的PCB天線，倒F天線具有結構簡單、重量輕、可共形、制造成本低、輻射效率高、容易實現多頻段工作等獨特優點，非常適合應用到本設備中。

3 軟件設計
CC2530片上系統結合德州儀器公司的Zigbee協議棧，可以提供強大和完整的Zigbee解決方案。本設備在軟件上移植了德州儀器的zSTACK協議棧，該協議棧提供了一個名為操作系統抽象層OSAL的協議棧調度程序，OSAL提供任務調度、時間管理、原語通信等系統功能，基于OSAL可以方便完成各種軟件任務。
設備的主要軟件流程如圖4所示，系統完成硬件等的各種初始化任務后，尋找Zigbee網絡中的的協調器設備，將本節點的基本信息通知協調器，成功加入到該網絡；系統處理完各個任務后，進入到低功耗休眠狀態，以節省電量；當處理器接收到紅外報警信號處理器發過來的中斷信號時，結束休眠狀態進入中斷處理程序，處理程序將報警信息通過射頻發送到網絡中的協調器；系統處理完后再次進入到休眠狀態。

低功耗設計為軟件設計的重點和難點，在此重點介紹一下。zStakc提供了兩種sleep模式，LITE和DEEP。當系統需要喚醒去執行一些周期性的事件時，使用LITE sleep；當系統沒有被定制周期事件而是通過外部中斷來喚醒設備，使用DEEP sleep。本設備的大部分時間都是處于DEEP sleep狀態，這樣才能降低功耗。實現低功耗的具體步驟為：在編譯選項中添加POWER_SAVING，開啟系統低功耗支持；在系統配置文件中關閉自動輪詢消息功能，將DPOLLRATE、DQUEUED_POLL_RATE、DRESPONSE_POLL_RATE 3個參數設置為0，并將DRFD_RCVC_ALWAYS_ON參數設置為FALSE；關閉系統的按鍵輪詢任務，確定系統沒有周期性的激勵事件。設置成功后，系統在沒有喚醒事件是就會進入低功耗休眠狀態。

4 設備應用
將本設備主要應用于智能家居系統中。本設備上電工作之前，應該確定Zigbee網絡已經建立，設備上電后會自動加入該Zigbee網絡，并向網絡中的協調器發送自身的設備信息，協調器保存設備信息用于管理和控制設備；該報警設備可以覆蓋周圍角度120度、范圍4～10 m的空間，當設備處于布防狀態時，如果有人體進入布防空間報警器會產生報警信號，并上報；報警器設備采用兩節5號干電池供電，設備在休眠狀態的電流消耗僅為10μA，可以正常工作一年以上的時間。
本設備在實際時，要符合安裝要求。一般應安裝在離地面2 m左右的位置；設備應遠離空調、射燈等空氣溫度變化敏感的地方；避免有大型遮擋物和正對窗口；避免陽光照射。符合安裝條件的設備，可以達到最佳檢測效果。

5 結論
本熱釋電紅外防盜報警器基于Zigbee技術，在硬件上選用德州儀器的CC2530片上系統作為解決方案，在軟件設計上移植了zSTACK協議棧，提供了完整的Zigbee網絡服務。該報警器已經通過測試，實際應用中表明該報警器具有功耗低、靈敏度高、便于組網、穩定可靠等特點，達到了設計要求。