無線傳感器網(wǎng)絡與智能家居

1、大家猜猜這個奇怪的東西是啥？大家猜猜這個奇怪的東西是啥？NO！NO！其實它的真實面目是其實它的真實面目是一款新型的智能門鈴一款新型的智能門鈴.iDoorCamiDoorCam 2014年9月11日，iDoorCam在集資網(wǎng)Indiegog上僅僅發(fā)布一天就已經(jīng)籌得了預期的資金.iDoorCam可不是你想象中的那種簡單普通的門鈴，而是被設計成未來智能家居的一部分。在這個小小門鈴的內(nèi),置入了動作感應器、安全攝像頭，當然還有必不可少的門鈴。而這款門鈴最令人稱道的地方是，即使不在家，你依然可以監(jiān)控你的房子。iDoorCam的結(jié)構(gòu)iDoorCam的工作流程 在移動設備中安裝相應的APP，在你家里有人拜訪時

2、，門鈴就會通過Wi-Fi網(wǎng)絡推送一條通知到你的手機或是平板中，通過這種方式，即使主人不在家，也可以查看訪客情況了。小體積大發(fā)展，這款智能門鈴你喜歡嗎？無線傳感器網(wǎng)絡是這樣定義的： 無線傳感器網(wǎng)絡(Wireless Sensor Network，WSN)是一種全新的信息獲取平臺，能夠?qū)崟r監(jiān)測和采集網(wǎng)絡分布區(qū)域內(nèi)各種檢測對象的信息，并將這些信息發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點，以實現(xiàn)復雜的指定范圍內(nèi)目標檢測與跟蹤，具有快速展開，抗毀性強等特點，有著廣闊的應用前景。 無線傳感器網(wǎng)絡的任務是利用傳感器節(jié)點來監(jiān)測節(jié)點周圍的環(huán)境，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，然后通過無線收發(fā)裝置采用多跳路由的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點，再通過匯聚節(jié)點將數(shù)據(jù)

3、傳送到用戶端，從而達到對目標區(qū)域的監(jiān)測。它綜合了計算技術(shù)、通信技術(shù)及傳感器技術(shù)，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境信息或被監(jiān)測對象的信息，這些信息以無線方式傳送，并以自組多跳的網(wǎng)絡方式傳送到用戶終端，從而實現(xiàn)物理世界、計算機世界及人類社會三元世界的連通。 通過一張圖來了解無線傳感器網(wǎng)絡1.傳感器節(jié)點系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.傳感器節(jié)點的硬件設計舉例傳感器節(jié)點主要涉及到兩類節(jié)點，分別是檢測節(jié)點和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。其中轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點與檢測節(jié)點相比只是沒有傳感器單元，其他部分設計與檢測節(jié)點完全相同，因此在這里只對檢測節(jié)點進行簡單的介紹，其總的原理框圖如下圖所示3.傳感單元中的溫度傳感器由于時間關(guān)系

4、，我們重點介紹一下傳感單元中一種新型的溫度傳感器，如果需要，還可以再添加其它的傳感器使該節(jié)點的檢測功能更強大。，這是美國Dallas公司生產(chǎn)的的可編程單線制數(shù)字式溫度傳感器。該傳感器體積小，外形如普通三極管，其內(nèi)部集成有測溫傳感器及邏輯控制電路。DS18B20的外圍電路簡單，成本低，但其測溫精度較高，可以設定912位的分辨率，精度為0.5，可以滿足一般應用的要求。 講到這里，我先給大家理一下我這個PPT的思路無線傳感器網(wǎng)絡與智能家居無線傳感器網(wǎng)絡傳感器節(jié)點傳感器單元溫度傳感器4.DS18B20的性能 l 獨特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時僅需要一條口線即 可實現(xiàn)微處理器與DS1

5、8B20的雙向通訊。l 可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：3.05.5V。 l 測溫范圍：-55+125，在-10+85時精度為0.5。 l 可編程的分辨率為912位，對應的可分辨溫度分別為0.5、 0.25、0.125和0.0625。 l 12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字；。l 負壓特性：電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。 l 支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點測溫。5.DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)引腳定義： (1) DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端； (2) GND為電源地； (3) VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方

6、式時接地）。 6.DS18B20的工作原理 DS18B20是直接數(shù)字式高精度溫度傳感器，其內(nèi)部含有兩個溫度系數(shù)不同的溫敏振蕩器，其中低溫度系數(shù)振蕩器相當于標尺，高溫度系數(shù)振蕩器相當于測溫元件，通過不斷比較兩個溫敏振蕩器的振蕩周期得到兩個溫敏振蕩器在測量溫度下的振蕩頻率比值。根據(jù)頻率比值和溫度的對應曲線得到相應的溫度值。這種方式避免了測溫過程中的A/D轉(zhuǎn)換，提高了溫度測量的精度。7.測溫原理圖標尺測溫元件圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用來向計數(shù)器1提供固定頻率的脈沖信號。高溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響較大，隨溫度的變化而明顯改變，其產(chǎn)生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入，用于控制閘門

7、的關(guān)閉時間。初態(tài)時，計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在與-55相對應的一個基值 上。計數(shù)器1對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，在計數(shù)器2控制的閘門時間到達之前，如果計數(shù)器1的預置值減到0，則溫度寄存器的值將作+1運算，與此同時，用于補償和修正測溫過程中非線性的斜率累加器將輸出一個與溫度變化相對應的計數(shù)值，作為計數(shù)器1的新預置值，計數(shù)器1重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)，直到計數(shù)器2控制的閘門時間到達亦即計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即為所測溫度。在默認的配置中，DS18B20的測溫分辨率為0.0625 ，以12位有效數(shù)據(jù)表示，其中，高位的

8、 s表示符號位，其數(shù)據(jù)格式如表1所示。如：0000 0001 1001 0001表示 +25.0625 8.內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖8.溫度寄存器結(jié)構(gòu)圖注意：如果溫度是一個負溫度，得到的數(shù)據(jù)需要取反加1有同學可能會問，如此高科技的一款溫度傳感器，應該很貴吧？好像有點跑題了好像有點跑題了好吧，回到我今天要講的題目：傳感器網(wǎng)絡與智能家居智能家居可以理解為 電子家庭（Electronic Home、E-home） 網(wǎng)絡家居（Network Home）說具體一點，就是在一個家居中建立一個通訊網(wǎng)絡，為家庭信息提供必要的道路，在家庭網(wǎng)絡的操作系統(tǒng)的控制下，通過相應的硬件和執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)對所有家庭網(wǎng)絡上的家電和設備的控制

9、和監(jiān)測。其次，通過一定的媒介，構(gòu)成與外界的通訊通道，以實現(xiàn)與家庭以外的世界溝通信息，滿足遠程控制和交換信息的需求。9.無線傳感器網(wǎng)絡在智能家居中面臨的挑戰(zhàn)l低功耗l實時性l低成本l安全和抗干擾l協(xié)作10.想象一下未來的智能家居清晨6點20分，輕柔的音樂自動響起并逐步增大音量催你起床，同時臥室的光線也逐漸調(diào)整到清晨的亮度。6點30分，電視自動調(diào)整到CNN頻道播報當日新聞。同時，你的智能咖啡壺已自動熱好咖啡。7點整出門時，你完全不必擔心燈還沒關(guān)，大門還沒鎖。因為在你開車上公路的時候，埋藏在地下的傳感器會檢測到你離家了，智能家居系統(tǒng)會自動幫你照料好一切。上班以后，你可以隨時登陸到自己的家庭網(wǎng)站上查看

10、安全防護系統(tǒng)的攝像記錄。通過連接到托兒所或?qū)W校的攝像頭，你還可以觀察到你孩子的一舉一動。而當下午你的孩子放學回家時，在他輸入安全秘碼進屋的同時，你的手機上會顯示出孩子已經(jīng)安全到家的消息。 下班路上，在離家還有一兩分鐘時，你掏出手機指示家里的空調(diào)開始工作。接著安裝在家門口的傳感器檢測到你回家了，由于天色已晚，院子的大燈自動開啟，車庫的大門也自動打開。走進廚房，熱氣騰騰的晚餐已經(jīng)備好。這要歸功于你的智能電爐的快速烹飪功能。晚餐后，你來到家庭影院，電視機的頂置盒在白天已經(jīng)按照你的指示自動搜索并攝錄了電視節(jié)目。睡覺前，你通過床邊的觸摸屏查閱了電子郵件，然后按下了“晚安”鍵。這時，你家的燈全部熄滅，大門鎖好。而安全防衛(wèi)系統(tǒng)開始忠實地守衛(wèi)你的家園。 很多人都認為，無線傳感網(wǎng)絡這項技術(shù)的重要性可與因特網(wǎng)相媲美：正如因特網(wǎng)使得計算機能夠訪問各種數(shù)字信息，傳感器網(wǎng)絡將能擴展人們與現(xiàn)實世界進行遠程交互的能力。 無線傳感網(wǎng)絡在國際上被認為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的第二大網(wǎng)絡，2003年美國技術(shù)評論雜志評出對人類未來生活產(chǎn)生深遠影響的十大新興技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡被列為第一 。 2006年我國發(fā)布的國家中長期科學與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要中，為信息技術(shù)確定了三個前沿方向，其中有兩項就