基于Basic RF的智能家居系统设计

，数据传输速率高达10 Mb/s。GSM模块SIM900A属于双频900/1800 MHz模块，可利用AT指令对其控制，其性能稳定，外观精巧，性价比高，可以低功耗数据信息传输。信息处理子系统的硬件框图如图4所示，实物图如图5所示。

3 系统软件设计

3.1 无线传感器网络子系统软件设计

无线传感器网络子系统以CC2530的Basic RF无线通信协议为基础，结合应用层算法程序构建了树状网络结构，分为一级节点、二级节点和传感器节点。一级节点是无线传感器网络的核心，传感器节点检测到的环境数据最后都要通过无线传感器网络发送至一级节点。二级节点负责数据中转，实际应用中，在家居每个房间设置一个二级节点，保证所有环境信息可以最终传到一级节点。传感器节点选择相应的二级节点作为自己的父节点，把传感器检测到的环境信息发到父节点并最终传送至网络的一级节点。无线传感器网络在建立时，首先启动一级节点，二级节点启动时依次向各个一级节点二级节点发送寻找信息，如果收到寻找回馈，则确定自己的父节点并向父节点发送自己的地址信息。传感器节点启动时依次向各个二级节点发送寻找信息，如果收到寻找回馈，则确定自己的父节点并向父节点发送自己的地址信息。在网络建立后，二级节点和传感器节点会定时向自己的父节点发送网络检测信息，如没有收到父节点发送的网络检测回馈，则自知已断开网络并重启节点重新连入网络。一级节点、二级节点和传感器节点中CC2530的软件流程图分别如图6～图8所示。

综上可知，用户可在原有网络的基础上灵活地增加删减传感器节点，并且网络节点在断开后会重新连接网络，大大增加了网络的灵活性与稳定性。

3.2 信息处理子系统软件设计

信息处理子系统以意法半导体STM32微控制器为核心，并在STM32中植入uIP1.0协议栈，配合ENC28J60以太网控制器建立Web服务器显示家居环境信息，STM32程序流程图如图9所示。当环境数据超过警戒值时(如温度超过40℃等)，STM32微控制器会向GSM模块SIM900A发送AT指令来向用户发送报警短信。最后，信息处理子系统会将家居环境信息定时存储在SD卡中以备用户查询。

4 实验测试

为验证系统的可行性建立基于Basic RF的无线传感器网络家居环境监测预警系统，将信息处理子系统布置在客厅，分别对两间卧室进行温湿度、烟雾、一氧化碳和是否有人活动进行监测预警。在卧室2用电烙铁升高TCN75温度传感器周围的温度，同时有人在卧室1中DYP-ME003红外人体感模块感应范围内活动，可用示波器检测到红外人体感模块有2.5 s的高电平输出，如图10所示，证明在检测范围内有人活动。

此时可登陆信息处理子系统中的Web服务器查看家居环境信息，如图11所示，用户也会收到GSM模块发送的报警短信。

实验证明：利用本系统用户可以对家居内温度、湿度、烟雾、一氧化碳和是否有人活动进行监测，当家居内出现环境异常时(如火灾、煤气泄漏、有外人活动等)，用户可及时收到报警信息。

5 结论

家居环境检测预警系统用基于Basic RF的无线通信技术、传感器技术、网络技术及GSM技术实现了室内温湿度、一氧化碳体积分数、烟雾体积分数及是否有人活动等环境信息的实时监测预警。实验证明，本文的环境检测预警系统具备一定的实用价值，是一套低成本、稳定性强、操作方便、易于拓展的家居环境监测预警解决方案。