基于ZigBee技術(shù)的門鈴及老人求助系統(tǒng)

引言
    早期門鈴的作用只是單純地提醒主人有客來訪，而且它的功能是通過有線方式來實(shí)現(xiàn)，這樣的設(shè)計在現(xiàn)實(shí)生活中的局限性早已暴露出來。隨著科技的發(fā)展，門鈴的類型與功能更是多種多樣，但基于ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拈T鈴目前市場上卻并未出現(xiàn)。
    本項(xiàng)目通過ZigBee傳輸實(shí)現(xiàn)無線控制門鈴的功能。在功能設(shè)計上產(chǎn)品相對于普通有線門鈴更人性化，增添了門外LCD顯示文字提醒，有效簡單地避免主人因有事遲來開門迎接而產(chǎn)生不必要的尷尬。此外，考慮到老年人存行動上不便，有時需要家人的幫助，而對于這種現(xiàn)象，市面上卻沒有比較合適解決此類問題的產(chǎn)品，功能較全的產(chǎn)品價格又比較貴，而且一些功能在家里的應(yīng)用可有可無。針對此類問題，作者設(shè)計了老人求助功能，求助鈴聲由連接其終端的揚(yáng)聲器發(fā)出，不僅如此還可以遠(yuǎn)程控制警示燈閃亮。當(dāng)家人聽到警鈴或看到警示燈便知老人需要幫忙，可以第一時間前往救助。

1 方案詳細(xì)設(shè)計
    方案詳細(xì)設(shè)計圖如圖1所示。本項(xiàng)目是通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，除了有普通無線門鈴控制功能之外，在室內(nèi)可移動門鈴終端還可以通過按鍵控制與室內(nèi)中控端相連的門外LCD液品顯示。當(dāng)客人拜訪來按門鈴時，主人剛好在家但有事不便，這時，主人就可以通過門鈴終端上的按鍵控制門外液晶器顯示“請稍候”字樣；若家中有行動不便的老人，當(dāng)他自己需要別人幫助時，可以通過手持終端上的按鍵讓警示鈴工作，同時室內(nèi)中控端上的警示燈LED會同時閃亮。當(dāng)家人看到燈閃或聽到聲音就明白老人需要幫助，會立刻過去。這樣家人也不用時刻看住老人，可以有效地利用時間做其他的事情。

2 硬件設(shè)計
    根據(jù)以上方案設(shè)計，本系統(tǒng)可分為3個模塊。
    (1)中控端
    本系統(tǒng)的中控模塊包括NXP公司的LPC1769開發(fā)板，CC2430芯片ZigBec-RS232接口設(shè)備一個，用來提示的LED警示燈、帶ST7565p芯片的LCD液晶顯示器和門鈴按鍵各一個，以及若干杜邦線。LPC1769本身就有UART口，可通過TTL轉(zhuǎn)串口與ZigBee連接。LED警示燈、LCD液品顯示器和門外按鍵設(shè)計也可從開發(fā)板豐富的外設(shè)引腳得以實(shí)現(xiàn)。
    (2)室內(nèi)門鈴終端
    LPC1769開發(fā)板一塊，CC2430芯片ZigBee-RS232接口設(shè)備一個、喇叭一個、按鍵一個，若干杜邦線。同理，LPC1769可與ZigBee連接，喇叭與控制門外LCD的按鍵設(shè)計可從開發(fā)板的外設(shè)引腳得到實(shí)現(xiàn)。
    (3)室內(nèi)老人求助終端
    本模塊需要EasyARM1138開發(fā)板一塊，其本身就可通過UART口與ZigBee相連。另外，EasyARM1138開發(fā)板本身帶有蜂鳴器，警鈴聲只需在軟件層次實(shí)現(xiàn)即可。另外，開發(fā)板本身就有按鍵，這樣通過ZigBee控制中控端上的警鈴也是可實(shí)現(xiàn)的。
    系統(tǒng)硬件框架設(shè)計圖如圖2所示。

3 軟件設(shè)計
    由上面可知本系統(tǒng)按功能分為3大模塊。
    (1)中控端
    在軟件部分，定義了UART0_Getchar()這個函數(shù)，負(fù)責(zé)接收字符，ZigBee將接收到的字符傳給此函數(shù)。本項(xiàng)目又定義了一個字符變量m，將UART0_Getchar()的值賦給變量m，通過if((m=UART0_Getchar())=‘s’)語句來判斷是否有人來按門鈴。其中，值‘s’是作者自行設(shè)置的值，只有當(dāng)m=‘s’時才能讓室內(nèi)門鈴終端上的喇叭輸出鈴聲。
    同時，中控端還定義UARTGetchar()函數(shù)，負(fù)責(zé)接收老人終端發(fā)送過來的字符，本項(xiàng)目也定義一個變量1，與上面介紹的類似。最后通過if((1=UARTGelchar())=‘c’)這條語句來判斷老人是否發(fā)送了請求。同樣，值‘c’也是作者自行設(shè)置的。只有當(dāng)條件滿足后，才會執(zhí)行函數(shù)led invert()從而控制中控端上LED警示燈閃爍。
    而對于室外的門鈴按鍵，通過有線方式將按鍵延伸至門外。在LPC1769開發(fā)板上，本項(xiàng)目需要將上面的P0．0口改為GPIO口：
    LPC_PINCON->PINSEL0＆=0xFFFFFFFC  ／／把P0．0口改為GPIO口
    通過LPC_GPIO0->FIODIR＆=0xFFFFFFFE這條語句設(shè)置LPC GPIO0為輸出，然后定義state變量用來讀取P0．0引腳狀態(tài)：state=LPC_GPIO0->FIOPIN。接著通過if(state＆0x01)來判斷按鍵是否被按下。若為真，則可通過中控端定義好的發(fā)送函數(shù)傳給ZigBee，由ZigBee發(fā)送出去即可。
    (2)室內(nèi)門鈴終端
    該模塊的軟件設(shè)計想也同上面的類似。也在LPC1769開發(fā)板上通過控制引腳狀態(tài)來判斷主人是否按下LCD控制按鈕。同樣定義了UARTGetchar()和UARTGetsend()函數(shù)用來接收和發(fā)送字符。
    (3)室內(nèi)老人求助終端
    由于EasyARM1138開發(fā)板本身就設(shè)計了3個按鍵供用戶需要，任選一個按鍵，定義key_get()這個函數(shù)，用來判斷按鍵是否被按下，若按下了，則通過uart_puts()函數(shù)把設(shè)定好的字符‘c’通過UART口傳給ZigBee發(fā)送出去。與此同時，執(zhí)行BuzzerSound()這個求助警鈴函數(shù)，通過定時器來控制聲音。

結(jié)語
    老人求助終端不僅儀適用于家里的老人，對于行動不便的殘疾人士甚至小孩也可使用該功能，價格相對便宜，有較廣闊的市場應(yīng)用前景；在ZigBee傳輸上面，已實(shí)現(xiàn)通過一對ZigBee進(jìn)行信息傳輸，今后的研究中將進(jìn)一步通過組網(wǎng)的形式將多個模塊聯(lián)合起來，以豐富其他功能，最終在生活中給人們帶來更多便捷。