基于实时操作系统ZigBee网络窗控系统的远程监控

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ZigBee作为一种新兴的短距离、低速率无线个域网技术,被广泛地应用于工业、医疗、环境监测、智能建筑、数字家庭等领域。本文针对大型公共场合如机场、车站等的窗控系统,在 ZigBee技术基础上,加入了网络通信技术,设计实现了PC远程监控界面与现场控制器对无线窗控系统的双界面监视与控制。针对当前ZigBee技术远程监控中存在的不便近程调试与控制等问题,设计实现了现场控制器可以近程或远程进行监控,同时现场控制器方便携带,实现了空间上的自由。本文主要研究内容如下:  (1)分析了ZigBee网络技术与IEEE802.15.4标准;比较了三种常用的近距离无线网络技术;研究了ZigBee的三种网络拓扑结构;在分析常见的ZigBee网络结构的基础上提出了本文的ZigBee网络节点远程监控系统结构。  (2)现场控制器的软硬件设计。现场控制器可以实现对ZigBee窗控节点近程或远程的监视与控制功能。硬件设计基于STM32F103ZET6芯片,在最小系统的基础上设计LCD模块用于现场控制器的界面显示,扩展SIM900A模块实现现场控制器的TCP/IP通信。软件设计在Keiluvision开发环境下,用C语言编写。主要包含UCOSIII实时操作系统的移植、系统下任务的建立与调用、StemWin图形库的移植、StemWin基础上界面绘制的实现、TCP/IP通信的实现等。  (3)PC远程监控界面的设计。PC远程监控界面经过与服务器通信连接实现对ZigBee网络窗控节点的远程监视功能与控制功能。PC远程界面设计基于QT语言设计,开发环境为QtCreator。在QWidget基础上绘制桌面监控界面,划分为菜单栏、监控界面、连接服务器三部分,完成了远程界面的编写,并实现与服务器的双向通信。  (4)基于java的远程服务器的软件设计。服务器主要功能是完成数据在PC远程监控界面、ZigBee协调器和现场控制器之间的数据通信。本文采用具有公网IP的阿里云端服务器作为数据汇集与转发的中转站,软件设计在eclipse开发环境下用java语言编写。  (5)ZigBee无线窗控系统的软硬件设计。ZigBee无线窗控系统是一个自组网,窗控节点完成对电动窗状态的采集与发送,最终通过协调器发送至服务器。协调器也可接收服务器传来的控制命令发送至窗控节点控制输出。窗控节点硬件在CC2530最小系统基础上外接状态采集电路与输出控制电路,并可外接图像采集模块完成图像数据采集;协调器在最小系统基础上通过串口外接SIM900A模块实现与服务器的远程通信。软件设计在IAR开发环境下用C编写完成。
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