一种基于ZigBee技术的电暖器控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自控控制技术，尤其是一种基于ZigBee技术的电暖器控制装置。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，人们对生活质量的要求越来越高，在追求舒适生活的同时，最重要的是人们的生命安全。在天气寒冷的时候，人们会配备一些加热装置来御寒，比如空调、电热毯、电暖器等等，在享受这些电器设备带来温暖的同时人们往往忽略了安全。市面上出售的电暖器，大多都是机械式的，只有开和关的简单功能，完全不符合电器使用的安全标准。特别是当人们在夜里睡觉的时候，往往是长时间开着电暖器，这就导致电暖器温度过高而引发火灾，给人们的生命和财产带来了重大的安全隐患。为了解决这一现象设计出一种智能的电暖器设备。
[0003]由于多线路会给电暖器的使用带来更多的安全隐患，而且使用也不方便，所以考虑把无线技术运用到数据传输当中。而常用的无线技术中ZigBee技术以其低功耗、低成本、低速率等优点，成为了最炙手可热的无线通信技术之一，广泛应用于家庭智能化、工业控制等众多领域。如今电暖器大多都是机械操作，而且都是建立在线缆连接的基础上，往往体积和功耗大，增加了电暖器使用的风险，已经越来越不适应当今实时、连续、长时间地工作。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:提供一种结构简单，工作稳定的基于ZigBee技术的电暖器控制装置，以克服现有技术的不足。
[0005]本发明是这样实现的:
一种基于ZigBee技术的电暖器控制装置，包括主控芯片，在主控芯片的输入端设置ZigBee协调器及CC2530射频模块，在每间房屋的电暖器上设置传感器，ZigBee无线传感器节点与对应的传感器连接，ZigBee无线传感器节点通过无线连接方式与ZigBee协调器及CC2530射频模块连接，在主控芯片的输出端依次设置以太网芯片和PC监控中心装置。
[0006]前述的一种基于ZigBee技术的电暖器控制装置中，所述主控芯片采用STM32F103ZET6作为核心主体，利用主控芯片中ZigBee无线星状网络拓扑结构将多路传感器信息传给主控芯片内。
[0007]前述的一种基于ZigBee技术的电暖器控制装置中，所述传感器包括温度传感器和烟雾传感器。
[0008]由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明将测量的环境温度、烟雾等信号传递给STM32单片机，STM32对这些数据进行智能处理，然后发出指令做出控制。同时数据通过无线传感器网络传输到监控中心，监控中心对这些数据进行分析处理，安保人员通过这些数据对人们电暖器使用情况进行监控。当火灾之前，安保人员可以迅速赶到现场进行告知以及及时做好救火措施，极大地给人们的生命安全和财产提供保障，加强了电暖器使用的现代化信息管理以及提高了工作效率。
【附图说明】
[0009]附图1是本发明的结构框架图；
附图2是本发明中无线传感器网关协议转换模型图；
附图3是本发明中协调器组网流程图；
附图4是本发明中STM32结构框图；
附图5是本发明中电源模块电路图；
附图6是本发明中以太网网关原理图；
附图7是本发明中PC监控中心装置上显示器的按键和LED电路原理图；
附图8是本发明中STM32余传感器连接原理图；
附图9是本发明中控制软件流程图；
附图10是本发明中网路协调器节点软件流程图。
【具体实施方式】
[0010]本发明的实施例:一种基于ZigBee技术的电暖器控制装置，如附图1所示，包括主控芯片I，在主控芯片I的输入端设置ZigBee协调器及CC2530射频模块2，在每间房屋的电暖器上设置传感器3 ,ZigBee无线传感器节点4与对应的传感器3连接，ZigBee无线传感器节点4通过无线连接方式与ZigBee协调器及CC2530射频模块2连接，在主控芯片I的输出端依次设置以太网芯片5和PC监控中心装置6。
[0011]其中该主控芯片I采用STM32F103ZET6作为核心主体，利用主控芯片中ZigBee无线星状网络拓扑结构将多路传感器信息传给主控芯片内，该传感器3包括温度传感器和烟雾传感器。
[0012]本实施例的原理是:本实施列中的ZigBee综合信息网关是建立在应用层上的协议转换器，连接ZigBee无线网络和以太网，其无线传感器网关协议转换模型如图2所示。ZigBee传感器节点将采集到的数据按照ZigBee通信协议传送到网关，网关上的ZigBee协调器节点负责解析数据的有效载荷，再交由STM32处理器控制以太网卡芯片ENC28J60负责将数据发送到以太网上。
[0013]ZigBee综合信息网关的工作流程为:首先由整合在网关内的ZigBee协调器节点组建一个ZigBee网络，终端传感器节点会自动搜索空间中的ZigBee网络，找到后加入到该网络中。当远程监控计算机需要获得某一个传感器节点的数据时，只需要向以太网接口发送相应的节点地址和控制指令。网关通过以太网接口获得远程计算机的指令后，就会通过ZigBee协调器向相应的传感器节点发送控制指令。传感器节点收到命令后便沿源路径的相反方向将传感器的数据发回远程监控计算机。
[0014]具体硬件设计
一、ZigBee无线传感网络设计
l、ZigBee无线网络拓扑结构的选择
ZigBee网络支持星状、树状和网状三种网络拓扑结构，分别依次是星状网络，树(簇)状网络和网状网络。对这三种网络拓扑结构进行比较，对星状网络来说，子节点完全可以由电池供电，耗电量比较大的就只有协调器一个;而对于树状与网状网络来说，它的一个协调器和多个路由器都需要大量的电能;在可靠性上，由于星型网络的结构简单，子节点直接与协调器相通信;其他两种网络要经过路由传送，一旦路由节点瘫痪，子节点将失去与主节点的通信;星型网络传输时延要小于对等网络;最重要的是星型网络造价更低。本设计选择星形网络。
[0015]综上分析，考虑到本设计是在居民小区环境下通过设计所采集到的温度、烟雾等信息来验证所设计系统的可行性及一些基本性能，为今后的进一步研究打下基础，因此不需太复杂的网络设计。所以本设计选择星型网络作为无线传感器网络的拓扑结构，来实现无线电暖器监控系统设计。
[0016]2、ZigBee无线网络的组建
协调器节点组网流程如图3所示，当Fro协调器设备被激活后，首先进行对物理层所默认的有效信道进行能量扫描，以检测可能存在的网络重叠及PAN ID冲突干扰。并对检测到的信道按能量值进行信道排序。然后执行主动扫描过程以选择唯一的16位PAN ID，建立自己的网络。当一个新网络被建立后，ZigBee路由器与终端设备就可以加入到该网络中了。
[0017]新网络建立后，所有其它节点(FFD或RFD)均作为网络中的子节点发送入网请求，寻找其通信范围内的网络。如果找到网络，节点根据所获取的网络信息选择一个父节点提出入网请求，并等待父节点的请求响应。父节点接到一个入网申请后，将根据请求信息做出是否允许加入网络的判断，若允许加入，则父节点发出请求响应，通知子节点。子节点收到请求响应后，将得到一个父节点分配给它的一个16位网络地址作为在网络内的唯一身份标识，至此节点成功加入该网络。这样通过一级级的网络地址分配，网络区域内的所有节点将组成一定形式的网络结构。
[0018]3、星型网络的组建与通信的实现
本设计是以CC2530协调器将采集的温度、烟雾信息数据通过以太网发送到监控计算机，以此来验证本系统的可行性，协调器采用星型网络与各节点间通信的实现。CC2530协调器通过NLMENETWORKFORMAT1Nrequest原语来组建一个新网络:协调器上电后，首先初始化协议栈，然后网络层通过发送MLMESCAN原语到MAC层对各个候选信道的峰值能量进行检测扫描，结果通过MLMESCANconfirm原语返回，协调器利用这一信息选择合适的信道。选择合适的信道后，则建立一个自己的网络并选择一个唯一的标