基于ZigBee技術(shù)的門(mén)鈴及老人求助系統(tǒng)

引言
    早期門(mén)鈴的作用只是單純地提醒主人有客來(lái)訪，而且它的功能是通過(guò)有線方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣的設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)生活中的局限性早已暴露出來(lái)。隨著科技的發(fā)展，門(mén)鈴的類(lèi)型與功能更是多種多樣，但基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拈T(mén)鈴目前市場(chǎng)上卻并未出現(xiàn)。
    本項(xiàng)目通過(guò)ZigBee傳輸實(shí)現(xiàn)無(wú)線控制門(mén)鈴的功能。在功能設(shè)計(jì)上產(chǎn)品相對(duì)于普通有線門(mén)鈴更人性化，增添了門(mén)外LCD顯示文字提醒，有效簡(jiǎn)單地避免主人因有事遲來(lái)開(kāi)門(mén)迎接而產(chǎn)生不必要的尷尬。此外，考慮到老年人存行動(dòng)上不便，有時(shí)需要家人的幫助，而對(duì)于這種現(xiàn)象，市面上卻沒(méi)有比較合適解決此類(lèi)問(wèn)題的產(chǎn)品，功能較全的產(chǎn)品價(jià)格又比較貴，而且一些功能在家里的應(yīng)用可有可無(wú)。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，作者設(shè)計(jì)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(tīng)到警鈴或看到警示燈便知老人需要幫忙，可以第一時(shí)間前往救助。

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

2 硬件設(shè)計(jì)
    根據(jù)以上方案設(shè)計(jì)，本系統(tǒng)可分為3個(gè)模塊。
    (1)中控端
    本系統(tǒng)的中控模塊包括NXP公司的LPC1769開(kāi)發(fā)板，CC2430芯片ZigBec-RS232接口設(shè)備一個(gè)，用來(lái)提示的LED警示燈、帶ST7565p芯片的LCD液晶顯示器和門(mén)鈴按鍵各一個(gè)，以及若干杜邦線。LPC1769本身就有UART口，可通過(guò)TTL轉(zhuǎn)串口與ZigBee連接。LED警示燈、LCD液品顯示器和門(mén)外按鍵設(shè)計(jì)也可從開(kāi)發(fā)板豐富的外設(shè)引腳得以實(shí)現(xiàn)。
    (2)室內(nèi)門(mén)鈴終端
    LPC1769開(kāi)發(fā)板一塊，CC2430芯片ZigBee-RS232接口設(shè)備一個(gè)、喇叭一個(gè)、按鍵一個(gè)，若干杜邦線。同理，LPC1769可與ZigBee連接，喇叭與控制門(mén)外LCD的按鍵設(shè)計(jì)可從開(kāi)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(kāi)發(fā)板一塊，其本身就可通過(guò)UART口與ZigBee相連。另外，EasyARM1138開(kāi)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(kāi)發(fā)板本身就有按鍵，這樣通過(guò)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(jì)圖如圖2所示。

3 軟件設(shè)計(jì)
    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(gè)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(gè)字符變量m，將UART0_Getchar()的值賦給變量m，通過(guò)if((m=UART0_Getchar())=‘s’)語(yǔ)句來(lái)判斷是否有人來(lái)按門(mén)鈴。其中，值‘s’是作者自行設(shè)置的值，只有當(dāng)m=‘s’時(shí)才能讓室內(nèi)門(mén)鈴終端上的喇叭輸出鈴聲。
    同時(shí)，中控端還定義UARTGetchar()函數(shù)，負(fù)責(zé)接收老人終端發(fā)送過(guò)來(lái)的字符，本項(xiàng)目也定義一個(gè)變量1，與上面介紹的類(lèi)似。最后通過(guò)if((1=UARTGelchar())=‘c’)這條語(yǔ)句來(lái)判斷老人是否發(fā)送了請(qǐng)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(huì)執(zhí)行函數(shù)led invert()從而控制中控端上LED警示燈閃爍。
    而對(duì)于室外的門(mén)鈴按鍵，通過(guò)有線方式將按鍵延伸至門(mén)外。在LPC1769開(kāi)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(guò)LPC_GPIO0->FIODIR＆=0xFFFFFFFE這條語(yǔ)句設(shè)置LPC GPIO0為輸出，然后定義state變量用來(lái)讀取P0．0引腳狀態(tài)：state=LPC_GPIO0->FIOPIN。接著通過(guò)if(state＆0x01)來(lái)判斷按鍵是否被按下。若為真，則可通過(guò)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(mén)鈴終端
    該模塊的軟件設(shè)計(jì)想也同上面的類(lèi)似。也在LPC1769開(kāi)發(fā)板上通過(guò)控制引腳狀態(tài)來(lái)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(lái)接收和發(fā)送字符。
    (3)室內(nèi)老人求助終端
    由于EasyARM1138開(kāi)發(fā)板本身就設(shè)計(jì)了3個(gè)按鍵供用戶需要，任選一個(gè)按鍵，定義key_get()這個(gè)函數(shù)，用來(lái)判斷按鍵是否被按下，若按下了，則通過(guò)uart_puts()函數(shù)把設(shè)定好的字符‘c’通過(guò)UART口傳給ZigBee發(fā)送出去。與此同時(shí)，執(zhí)行BuzzerSound()這個(gè)求助警鈴函數(shù)，通過(guò)定時(shí)器來(lái)控制聲音。

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