《物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)》任務書題目：基于ZigBee智能擦窗控制系統(tǒng)設計學生姓名：學號：班級：物聯(lián)網(wǎng)工程1班題目類型：物聯(lián)網(wǎng)工程指導教師：吳愛梅一、設計題目簡介該設計要求學生以物聯(lián)網(wǎng)在智能家居領域應用為背景，設計并開發(fā)基于ZigBee智能插座控制系統(tǒng)。通過該題目的設計、開發(fā)，使學生初步得到智能家居家電的訓練，掌握物聯(lián)網(wǎng)的感知層、網(wǎng)絡層和應用層這三層在智能家居的應用知識。全面培養(yǎng)學生在設計開發(fā)過程中的分析、設計及文檔規(guī)范書寫的能力，通過智能家居開發(fā)的綜合訓練，提高解決實際問題的能力。二、設計的任務1.查閱文獻資料，一般在10篇以上；2.以智能家居家電控制背景為基礎，通過調(diào)研、分析現(xiàn)有的智能家居家電控制系統(tǒng)，設計基于ZigBee智能插座控制系統(tǒng)；3.完成硬件電氣原理圖設計；4.完成硬件驅(qū)動程序軟件設計；5.完成ZigBee協(xié)議棧開發(fā)軟件設計；6.完成PC端Qt窗體界面開發(fā)軟件設計7.撰寫設計說明書；8.做好答辯工作。三、主要內(nèi)容、功能及技術指標1.設計內(nèi)容繪制電氣原理圖：ZigBee繼電器終端節(jié)點模塊、ZigBee協(xié)調(diào)器模塊；編寫繼電器驅(qū)動程序；編寫ZigBee協(xié)議棧軟件程序：ZigBee繼電器終端節(jié)點程序功能的實現(xiàn)，ZigBee協(xié)調(diào)器程序功能的實現(xiàn)；PC機Qt圖形界面軟件設計：ZigBee智能插座控制系統(tǒng)窗體界面設計，ZigBee智能插座控制系統(tǒng)窗體界面功能實現(xiàn)的設計。2.功能實現(xiàn)基于ZigBee智能插座控制系統(tǒng)設計，主要采用無線近距離通信技術對室內(nèi)插座進行控制。PC機通過RS-232串口與ZigBee協(xié)調(diào)器模塊連接，由PC機Qt圖形交互界面上發(fā)出通電與斷電指令并傳送到ZigBee協(xié)調(diào)器模塊。再由ZigBee協(xié)調(diào)器模塊通過ZigBee網(wǎng)絡發(fā)送至ZigBee繼電器終端節(jié)點，進而控制室內(nèi)插座電源的通與斷。3.技術要求（1）系統(tǒng)設計使用軟件要求：IAR集成開發(fā)環(huán)境軟件、TIZ-Stack協(xié)議棧、USB轉(zhuǎn)串口驅(qū)動軟件、QtCreator跨平臺開發(fā)環(huán)境軟件。（2）系統(tǒng)設計使用硬件要求：1塊ZigBee協(xié)調(diào)器模塊、1塊ZigBee繼電器終端節(jié)點模塊。四、提交的成果1.課程設計說明書（1份）A4打印稿，正文部分要求不少于30頁，中文為宋體，英文為TimeNewRoman。正文及目錄格式參考（畢業(yè)設計論文格式要求）正文包括以下內(nèi)容。系統(tǒng)簡介;需求分析;ZigBee繼電器硬件電氣原理圖設計;繼電器驅(qū)動程序設計;ZigBee協(xié)議棧軟件設計;PC機Qt圖形界面軟件設計;摘要、章節(jié)目錄、總結(jié)、參考文獻、致謝等。2.光盤（1張）把完成的所有電子文檔（設計說明書文檔、打包后可運行程序及源程序）一并交由指導老師處。為了統(tǒng)一，資料規(guī)范如下。（1）光盤名稱為“學號+姓名”，如：14730142周**。（2）光盤根目錄下只包含一個文件夾，文件夾的命名為“學號+姓名”，該文件夾中包含4部分內(nèi)容：電氣原理圖、PC機Qt圖形窗體界面圖、軟件程序流程圖和設計說明書。五、主要參考文獻[1]鐘永鋒,劉永俊.ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡[M].北京郵電大學出版社.2011[2] 瞿雷,劉盛德,胡咸斌.ZIGBEE技術及應用[M].北京航空航天大學出版社.2007[3] 王小強,歐陽駿,黃寧淋ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡設計與實現(xiàn)[M].化學工業(yè)出版社.2012[4] 青島東合信息技術有限公司.Zigbee開發(fā)技術及實踐.西安電子科大.2014[5] 杭州晶控電子有限公司.教你搭建自己的智能家居系統(tǒng)[M].機械工業(yè)出版社，2013[6] 鄭阿奇，陳超.Qt4開發(fā)實踐.電子工業(yè)出版社.2011.[7]李文仲,段朝玉等.ZigBee2007/PRO協(xié)議棧實驗與實踐[M].北京航空航天.2011[8] 雷梁.基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡的嵌入式智能家居監(jiān)控系統(tǒng)研究[P].西華大學.2009.[9]童曉渝,房秉毅,張云勇.物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展分析[J].移動通信.2010[10] 王浩，浦靈敏等.物聯(lián)網(wǎng)技術應用開發(fā)[P].中國水利水電出版社.2014.六、各階段時間安排（共2周）周次日期內(nèi)容地點第1周星期一分組、選題、收集與整理資料教室星期二硬件電氣原理圖設計教室星期三硬件驅(qū)動程序設計星期四~星期五ZigBee協(xié)議棧終端節(jié)點開發(fā)軟件設計第2周星期一ZigBee協(xié)議棧協(xié)調(diào)器開發(fā)軟件設計教室星期二~星期三PC機Qt窗體界面設計教室星期四撰寫課程設計說明書教室星期五答辯教室2017年6月3日摘要隨著科學技術的飛躍發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對安全、舒適、健康的生活需求變得日益迫切。而近年來，智能家居概念已經(jīng)逐漸深入到國民的生活之中，且不斷地影響著人們的思維。因此，眾多有能力的小區(qū)、別墅用戶已經(jīng)開始安裝使用智能家居系統(tǒng)，并嘗試智能化為家居生活帶來的安全、舒適和便利。時光飛逝，日夜如梭。室外清潔工作所花費的成本與面臨的安全隱患也持續(xù)增大，然而，家庭擦窗時總會遇到這樣的麻煩，窗戶外側(cè)玻璃受到空間限制，擦拭比較困難，尤其是住在高層建筑上的住戶，操作時存在很大的安全隱患，但長時間不擦拭，粘上灰塵，就不美觀了，因此我們的設計實現(xiàn)內(nèi)外壁同時擦拭，智能化，集成化度高，操作方便，我們使用zigbee無線傳感網(wǎng)絡技術來實現(xiàn)，最后顯在Qt界面上。由于我國房地產(chǎn)行業(yè)的迅速發(fā)展，也帶動了我國門窗幕墻行業(yè)的迅速發(fā)展，隨著消費者生活水平的提高，智能化的產(chǎn)品如雨后春筍，正逐步發(fā)展和壯大。而我們的智能窗戶就是在這樣的環(huán)境下應運而生的，因此具有廣闊的市場空間和應用前景。關鍵字：智能化人性化zigbee技術一體化系統(tǒng)集成目錄TOC\o"1-3"\h\u1961系統(tǒng)概述 1111151.1系統(tǒng)介紹 1281371.2系統(tǒng)總流程圖 3180792需求分析 3258523Zigbee繼電器硬件電氣原理設計 5202463.1Zigbee硬件開發(fā)平臺 5177033.2Zigbee采集節(jié)點模塊 6312383.3Zigbee無線傳輸模塊 6147553.4PC機無線控制執(zhí)行機構(gòu)與外設實現(xiàn)的效果圖 7137763.5關鍵代碼設計 7202714.驅(qū)動模塊設計 9236934.1器件介紹 9241794.2原理設計 9305784.3繼電器功能流程圖 10149274.4代碼 11190325zigbee協(xié)議棧軟件設計 14188955.1協(xié)調(diào)器代碼 14205815.2終端節(jié)點 17129596.PC機Qt圖形界面軟件設計 21233446.1軟件設計 2182386.2界面設計 23204386.3運行程序界面 2321733總結(jié) 266613參考文獻 2724092致謝 281系統(tǒng)概述1.1系統(tǒng)介紹隨著生活水平的提高，人們希望擁有一個舒適、便捷、安全的家居環(huán)境，傳統(tǒng)的住宅正向智能化方向轉(zhuǎn)變。在此背景下，設計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能窗簾控制系統(tǒng)。給出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理，著重闡述主要硬件及軟件的設計。該系統(tǒng)以嵌入式操作系統(tǒng)為核心，采用ZigBee無線通信技術實現(xiàn)信號傳輸，GPRS通信技術實現(xiàn)系統(tǒng)遠程監(jiān)控，實現(xiàn)了對窗簾的本地與遠程控制。測試結(jié)果表明該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸正確率高。將該系統(tǒng)應用于智能窗簾中，能夠使智能窗簾的控制更加多樣化與智能化，對智能窗簾未來的發(fā)展，具有實際應用價值。智能家居是一個居住環(huán)境，是以住宅為平臺安裝有智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境，實施智能家居系統(tǒng)的過程就稱為智能家居集成。它將各種家庭設備通過程序設置，利用寬帶、固話和3G無線網(wǎng)絡，可以實現(xiàn)對家庭設備的遠程操控。與普通家居相比，智能家居不僅提供舒適宜人且高品位的家庭生活空間，而且能夠?qū)崿F(xiàn)更智能化的家庭控制管理。一方面，智能家居讓用戶有更方便的手段來管理家庭設備，比如，通過無線遙控器、智能手機、互聯(lián)網(wǎng)或者語音識別方式控制家用電器，還可以執(zhí)行場景模式稱作，使多個設備形成聯(lián)動；另一方面，智能家居的各種設備相互之間可以通信，不需要用戶干預也能根據(jù)事先設定的不同條件，相互之間進行識別和運行，從而給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全。簡而言之，智能家居是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡通信、信息家電、設備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。智能家居發(fā)展的特點和方向智能家居的發(fā)展歷程智能家居的發(fā)展大致經(jīng)歷了4代：第一代只要基于同軸線、兩芯線進行家庭組網(wǎng)，實現(xiàn)燈光、窗簾控制和少量安防設備控制等功能。第二代主要基于rs-485線，部分基于IP技術進行組網(wǎng)，實現(xiàn)可視對講、安防等功能。第三代實現(xiàn)了智能控制的集中化，主要實現(xiàn)包括安防、控制計量等業(yè)務功能。第四代基于IP技術，利用zigbee無線通信技術，智能家居業(yè)務可根據(jù)用戶需求實現(xiàn)定制化和個性化。智能家居技術種類目前市場上比較可靠的智能家居技術主要有4類：集中布線技術、無線射頻技術、電力載波技術、zigbee無線組網(wǎng)技術。（1）集中布線技術它主要應用于智能化控制，因為需要布線，所以信號相對穩(wěn)定，比較適合樓宇和小區(qū)智能化等大區(qū)域的控制，但設備安裝比較復雜、造價較高。（2）無線射頻識別技術它利用點對點的射頻技術，實現(xiàn)對家居和燈光的控制，安裝設置相對比較方便，但系統(tǒng)功能相對較弱，控制方式也比較單一，易受周圍無線設備環(huán)境及障礙物的干擾，其主要應用于實現(xiàn)特定功能電器或燈光控制領域。(3）電力載波技術它無需重新布線，主要利用家庭內(nèi)部的電力線傳輸控制信號，從而實現(xiàn)對家電和燈光的控制與管理，而且可以不斷升級。功能實用，比較適合大眾化消費。（4）zigbee無線組網(wǎng)通信技術zigbee從布線上屬于無線技術，具有布線簡單、易擴展和易維護的特點。這使得zigbee可以按照功能要求，構(gòu)建含有任意多個節(jié)點的無線網(wǎng)絡，通信傳輸可以在任意節(jié)點之間進行，可以有效節(jié)約人力、物力成本。2.智能家居系統(tǒng)的發(fā)展方向（1）一體化系統(tǒng)集成智能家居在未來發(fā)展過程中，需要將家庭自動化管理，三表計量、安全防范監(jiān)測、火災報警以及設備監(jiān)控等功能進行集成，從而提高家庭管理智能化水平。（2）節(jié)能環(huán)保智能家居結(jié)合現(xiàn)有技術降低功耗，減少對家庭和周圍環(huán)境的污染，提高生活環(huán)境的質(zhì)量，這些都是智能家居今后走入家庭必須考慮的問題。（3）智能化、網(wǎng)絡化和人性化家庭智能化是當代高科技技術和生物學技術的高度綜合和升華，其中網(wǎng)絡化是信息技術、通信技術和計算機技術發(fā)展的必然趨勢，是發(fā)展家庭智能化的一個重要條件，個性化體現(xiàn)了以用戶為中心，在家庭構(gòu)建按需所求的智能家居系統(tǒng)。1.2系統(tǒng)總流程圖圖1.1系統(tǒng)總流程圖2需求分析由于我國房地產(chǎn)行業(yè)的迅速發(fā)展，也帶動了我國門窗幕墻行業(yè)的迅速發(fā)展。一般來說，一個建筑物按建筑面積推算，有10％是窗，15％是門，全國每年新建的房屋為20億平方米，門窗的需求量為5億多平方米。如再考慮到原有城鄉(xiāng)房屋建筑的窗戶改造，每年窗戶的安裝量至少達到10億平方米。全國窗戶消費需求空間為500億元，并且還有不斷擴大的趨勢。門窗是家庭智能化安全防范系統(tǒng)的一個重要組成部分，是一種智能化的控制系統(tǒng)，它由先進傳感器（溫度傳感器、風雨信號傳感器等）、遙控器及一系列機械傳動裝置組成，是具有智能化、人性化、網(wǎng)絡化的高科技產(chǎn)品?？梢詫Υ皯暨M行隨心所欲的控制和安全設置，它具有時尚、方便、安全等特點，使人們的家居環(huán)境得到較大的改善，智能窗戶控制系統(tǒng)將在具有明顯競爭優(yōu)勢的環(huán)境下找到市場，帶來經(jīng)濟效益。1.消費者智能化意識增強，智能產(chǎn)品用戶增多近幾年，在國內(nèi)很多IT和家電企業(yè)紛紛躋身智能家居行業(yè)領域。使得行業(yè)競爭度迅速提升，一時之間市場充滿各種各種智能家居產(chǎn)品，很多人家里都使用總線制的技術的，傳感器技術，紅外技術，電力載波技術，無線通信組網(wǎng)技術，還有無線射頻技術。盡管以上這種物品的功能單一，都集中無線搖控、遠程控制等處，但市場需求依舊龐大。2.市場上現(xiàn)存的部分智能家居產(chǎn)品尚且存在許多不足之處從以上信息我可以看出這些產(chǎn)品多數(shù)不能算是真正意義上的家居智能化，個別產(chǎn)品如電力線載波技術可以實現(xiàn)家居的智能化，但是通過消費者調(diào)研和專家分析，我發(fā)現(xiàn)這些產(chǎn)品的缺點很多，比如傳輸信息不穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量本身有問題、外觀差等弊病，這些對一般的家庭來說，其成本也是很高的。3.本產(chǎn)品在行業(yè)中的價值鏈分析對于本產(chǎn)品而言，它在行業(yè)中面臨的競爭，我可以通過最為基本的行業(yè)競爭波特五力模式來予以分析。在和供應商討價還價方面，該公司在產(chǎn)品的原料上沒有什么太大的門檻，所以在討價還價上幾乎不存在阻力，同時由于生產(chǎn)科技的專利，尚無競爭對手來拼搶原料資源；面對潛在進入者的威脅比較小，該產(chǎn)品已經(jīng)注冊，產(chǎn)品研發(fā)科技已經(jīng)申請專利保護，目前產(chǎn)品尚沒有在市場上得到響應，還沒有企業(yè)關注，潛在進入者的威脅至少在目前還不存在3Zigbee繼電器硬件電氣原理設計3.1Zigbee硬件開發(fā)平臺CC2530是用于2.4-GHzIEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE應用的一個真正的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網(wǎng)絡節(jié)點。CC2530結(jié)合了領先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標準的增強型8051CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KBRAM和許多其它強大的功能。CC2530芯片系列中使用的8051CPU內(nèi)核是一個單周期的8051兼容內(nèi)核。它有三種不同的內(nèi)存訪問總線（SFR，DATA和CODE/XDATA），單周期訪問SFR，DATA和主SRAM。它還包括一個調(diào)試接口和一個18輸入擴展中斷單元。中斷控制器總共提供了18個中斷源，分為六個中斷組，每個與四個中斷優(yōu)先級之一相關。當設備從活動模式回到空閑模式，任一中斷服務請求就被激發(fā)。一些中斷還可以從睡眠模式（供電模式1-3）喚醒設備。內(nèi)存仲裁器位于系統(tǒng)中心，因為它通過SFR總線把CPU和DMA控制器和物理存儲器以及所有外設連接起來。內(nèi)存仲裁器有四個內(nèi)存訪問點，每次訪問可以映射到三個物理存儲器之一：一個8-KBSRAM、閃存存儲器和XREG/SFR寄存器。它負責執(zhí)行仲裁，并確定同時訪問同一個物理存儲器之間的順序。8-KBSRAM映射到DATA存儲空間和部分XDATA存儲空間。8-KBSRAM是一個超低功耗的SRAM，即使數(shù)字部分掉電（供電模式2和3）也能保留其內(nèi)容。這是對于低功耗應用來說很重要的一個功能。32/64/128/256KB閃存塊為設備提供了內(nèi)電路可編程的非易失性程序存儲器，映射到XDATA存儲空間。除了保存程序代碼和常量以外，非易失性存儲器允許應用程序保存必須保留的數(shù)據(jù)，這樣設備重啟之后可以使用這些數(shù)據(jù)。使用這個功能，例如可以利用已經(jīng)保存的網(wǎng)絡具體數(shù)據(jù)，就不需要經(jīng)過完全啟動、網(wǎng)絡尋找和加入過程。調(diào)試接口執(zhí)行一個專有的兩線串行接口，用于內(nèi)電路調(diào)試。通過這個調(diào)試接口，可以執(zhí)行整個閃存存儲器的擦除、控制使能哪個振蕩器、停止和開始執(zhí)行用戶程序、執(zhí)行8051內(nèi)核提供的指令、設置代碼斷點，以及內(nèi)核中全部指令的單步調(diào)試。使用這些技術，可以很好地執(zhí)行內(nèi)電路的調(diào)試和外部閃存的編程。設備含有閃存存儲器以存儲程序代碼。閃存存儲器可通過用戶軟件和調(diào)試接口編程。閃存控制器處理寫入和擦除嵌入式閃存存儲器。閃存控制器允許頁面擦除和4字節(jié)編程。I/O控制器負責所有通用I/O引腳。CPU可以配置外設模塊是否控制某個引腳或它們是否受軟件控制，如果是的話，每個引腳配置為一個輸入還是輸出，是否連接襯墊里的一個上拉或下拉電阻。CPU中斷可以分別在每個引腳上使能。每個連接到I/O引腳的外設可以在兩個不同的I/O引腳位置之間選擇，以確保在不同應用程序中的靈活性。系統(tǒng)可以使用一個多功能的五通道DMA控制器，使用XDATA存儲空間訪問存儲器，因此能夠訪問所有物理存儲器。每個通道（觸發(fā)器、優(yōu)先級、傳輸模式、尋址模式、源和目標指針和傳輸計數(shù)）用DMA描述符在存儲器任何地方配置。許多硬件外設（AES內(nèi)核、閃存控制器、USART、定時器、ADC接口）通過使用DMA控制器在SFR或XREG地址和閃存/SRAM之間進行數(shù)據(jù)傳輸，獲得高效率操作。定時器1是一個16位定時器，具有定時器/PWM功能。它有一個可編程的分頻器，一個16位周期值，和五個各自可編程的計數(shù)器/捕獲通道，每個都有一個16位比較值。每個計數(shù)器/捕獲通道可以用作一個PWM輸出或捕獲輸入信號邊沿的時序。它還可以配置在IR產(chǎn)生模式，計算定時器3周期，輸出是ANDed，定時器3的輸出是用最小的CPU互動產(chǎn)生調(diào)制的消費型IR信號。CC2530具有一個IEEE802.15.4兼容無線收發(fā)器。RF內(nèi)核控制模擬無線模塊。另外，它提供了MCU和無線設備之間的一個接口，這使得可以發(fā)出命令，讀取狀態(tài)，自動操作和確定無線設備事件的順序。無線設備還包括一個數(shù)據(jù)包過濾和地址識別模塊。3.2Zigbee采集節(jié)點模塊主要作用：用于接收來自傳感器的數(shù)據(jù)信號并通過天線以電磁波的形勢發(fā)送給中央節(jié)點。采集節(jié)點組成包括：天線、單片機、傳感器。其中單片機運行所有的程序，實現(xiàn)讀傳感器數(shù)據(jù)以及把數(shù)據(jù)通過天線以電磁波的形勢發(fā)送給中央節(jié)點的作用。3.3Zigbee無線傳輸模塊作用：通過硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，從而實現(xiàn)傳輸模塊與上位機通信的全過程。經(jīng)調(diào)試，系統(tǒng)運行良好。實踐證明，基于zigbee無線傳輸協(xié)議設計無線數(shù)據(jù)傳輸模塊來傳輸數(shù)據(jù)具有耗資少、安全性高、靈活性較強等優(yōu)點，值得推廣和應用。3.4PC機無線控制執(zhí)行機構(gòu)與外設實現(xiàn)的效果圖zigbee網(wǎng)絡zigbee網(wǎng)絡圖3.1無線控制效果圖PC端通過串口發(fā)送打開或關閉控制命令信息，給zigbee協(xié)調(diào)器，zigbee協(xié)調(diào)器通過無線傳感網(wǎng)絡發(fā)送至zigbee終端節(jié)點即繼電器接點，實現(xiàn)窗戶和水泵的打開關閉控制。3.5關鍵代碼設計P14、P15初始化為輸出功能。voidRELAY_INT(void){P1DIR|=0x30;//繼電器12輸出P1_4=0;P1_5=0;}然后就可以對P14和P15輸出進行操作從而對繼電器的開合進行控制。主函數(shù)程序清單voidmain(void){ uint8keyvalue;intClock(); P1DIR|=0x04;//打開電源 P1&=~0x04;RELAY_INT();ugOled9616int();//初始化OLed配置HalAdcInit();delay(10);LcdPutString16_8(0,0,"WXL-WINDOWS",12,1);while(1) { keyvalue=0;keyvalue=halGetJoyKeyInput();switch(keyvalue){case0x01://UPP1_4=1;//K1OPENP1_5=0;//K2CLOSELcdPutString16_8(0,0,"OPEN",12,1);break;case0x02://RIGHTP1_4=0;//K1CLOSEP1_5=1;//K2OPENLcdPutString16_8(0,0,"CLOSE",12,1);break;default:break;}}}4.驅(qū)動模塊設計4.1器件介紹繼電器（英文名稱：relay）是一種電控制器件，是當輸入量（激勵量）的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。\o"查看圖片"

電磁繼電器工作原理圖只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。當線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動觸點與原來的靜觸點（常閉觸點）釋放。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導通、切斷的目的。對于繼電器的“常開、常閉”觸點，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點，稱為“常開觸點”；處于接通狀態(tài)的靜觸點稱為“常閉觸點”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。4.2原理設計這里采用兩路繼電器來實現(xiàn)鏈式推窗器的開關功能圖4.1繼電器原理圖4.3繼電器功能流程圖圖4.2繼電器功能流程圖窗戶開關取決于網(wǎng)關發(fā)送的繼電器命令組合。4.4代碼繼電器命令接收處理代碼如下。voidSampleApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t*pkt){ uint8RfHaveTxDara=0;//無線有數(shù)據(jù)需要發(fā)送 ieeeAddr=NLME_GetExtAddr(); memcpy(RfRx.RxBuf,pkt->cmd.Data,32); memset(RfTx.TxBuf,'x',32); switch(RfRx.RXDATA.HeadCom[0]){case'R'://讀break;case'T'://測試if((RfRx.RXDATA.HeadCom[1]=='R')&&(RfRx.RXDATA.HeadCom[2]=='E')//控制繼電器{if(SensorNum==6)//繼電器板{if((RfRx.RXDATA.DataBuf[0]=='K')&&(RfRx.RXDATA.DataBuf[1]=='1')){if(RfRx.RXDATA.DataBuf[2]=='1'){Relay1State=1;P1_4=1;}elseif(RfRx.RXDATA.DataBuf[2]=='0'){Relay1State=0;P1_4=0;}}if((RfRx.RXDATA.DataBuf[3]=='K')&&(RfRx.RXDATA.DataBuf[4]=='2')){if(RfRx.RXDATA.DataBuf[5]=='1'){Relay2State=1;P1_5=1;}elseif(RfRx.RXDATA.DataBuf[5]=='0'){Relay2State=0;P1_5=0;}}memcpy(RfTx.TxBuf,RfRx.RxBuf,14);RfTx.TXDATA.DataBuf[0]='O';RfTx.TXDATA.DataBuf[1]='K';RfHaveTxDara=1;}}//end控制繼電器break;case'S'://設置break; }//end if(RfHaveTxDara)//如果有數(shù)據(jù)要發(fā)送 { RfTx.TXDATA.Head='&'; RfTx.TXDATA.LastByte='*'; SendData(0x0000,RfTx.TxBuf,32);//發(fā)送數(shù)據(jù) RfHaveTxDara=0; }}5zigbee協(xié)議棧軟件設計5.1協(xié)調(diào)器代碼uint16SampleApp_ProcessEvent(uint8task_id,uint16events){ afIncomingMSGPacket_t*MSGpkt;uint16temp;#if(defined(WXL_ROUTER)||defined(WXL_RFD))//ROUTERORRFDuint16SrcSaddr;#endif(void)task_id;//Intentionallyunreferencedparameterif(events&SYS_EVENT_MSG) {MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(SampleApp_TaskID); while(MSGpkt) {switch(MSGpkt->hdr.event) {caseKEY_CHANGE: SampleApp_HandleKeys(((keyChange_t*)MSGpkt)->state,((keyChange_t*)MSGpkt)->keys); break; caseAF_INCOMING_MSG_CMD: SampleApp_MessageMSGCB(MSGpkt); break; caseZDO_STATE_CHANGE: SampleApp_NwkStat(devStates_t)(MSGpkt->hdr.status); if((SampleApp_NwkState=DEV_ROUTER)||(SampleApp_NwkStat==DEV_END_DEVICE)) { HalLedSet(HAL_LED_1,HAL_LED_MODE_ON); memset(RfTx.TxBuf,'x',32); RfTx.TXDATA.Head='&'; RfTx.TXDATA.HeadCom[0]='J'; RfTx.TXDATA.HeadCom[1]='O'; RfTx.TXDATA.HeadCom[2]='N'; ieeeAddr=NLME_GetExtAddr(); memcpy(RfTx.TXDATA.Laddr,ieeeAddr,8);SrcSaddr=NLME_GetShortAddr(); RfTx.TXDATA.Saddr[0]=SrcSaddr;RfTx.TXDATA.Saddr[1]=SrcSaddr>>8;#ifdef WXL_RFD RfTx.TXDATA.DataBuf[0]='R'; RfTx.TXDATA.DataBuf[1]='F'; RfTx.TXDATA.DataBuf[2]='D';#endif #ifdef WXL_ROUTER RfTx.TXDATA.DataBuf[0]='R'; RfTx.TXDATA.DataBuf[1]='O'; RfTx.TXDATA.DataBuf[2]='U';#endif NLME_GetCoordExtAddr(&RfTx.TXDATA.DataBuf[3]);temp=NLME_GetCoordShortAddr();RfTx.TXDATA.DataBuf[11]=(unsignedchar)(temp>>8);RfTx.TXDATA.DataBuf[12]=(unsignedchar)(temp);RfTx.TXDATA.DataBuf[13]=SensorNum;RfTx.TXDATA.LastByte='*';SendData(0x0000,RfTx.TxBuf,32);//發(fā)送自己的節(jié)點信息到主機if(JY) osal_start_timerEx(SampleApp_TaskID, SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT, SAMPLEAPP_1000MS_TIMEOUT);//每秒采集一次傳感器數(shù)據(jù) } BreakecaseSPI_INCOMING_ZTOOL_PORT: UartRxComCallBack();//串口收到一帖數(shù)據(jù)的處理 break; default: break; } osal_msg_deallocate((uint8*)MSGpkt); MSGpkt=(afIncomingMSGPacket_t*)osal_msg_receive(SampleApp_TaskID); } return(events^SYS_EVENT_MSG); } if(events&SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT)//發(fā)送數(shù)據(jù)超時 {osal_start_timerEx(SampleApp_TaskID,SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT,SAMPLEAPP_1000MS_TIMEOUT);return(events^SAMPLEAPP_SEND_PERIODIC_MSG_EVT); } if(events&SAMPLEAPP_UART_RX_EVT)//串口接收數(shù)據(jù)超時 {return(events^SAMPLEAPP_UART_RX_EVT); } return0;}協(xié)調(diào)器CPU：采用TI公司LM3S9B96；CORTEXM3內(nèi)核；主頻為80MHz。所謂協(xié)調(diào)器，就是網(wǎng)絡組織的管理者。針對一般的應用模式，在一個Zigbee網(wǎng)絡形成之后，協(xié)調(diào)器不是必須的。它最主要的作用是，依據(jù)掃描情況，選擇一些合適參數(shù)建立一個網(wǎng)絡?；贑C2420的zigbee協(xié)調(diào)器具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、成本低等特點。5.2終端節(jié)點voidSampleApp_MessageMSGCB(afIncomingMSGPacket_t*pkt){ uint8RfHaveTxDara=0;//無線有數(shù)據(jù)需要發(fā)送 ieeeAddr=NLME_GetExtAddr(); memcpy(RfRx.RxBuf,pkt->cmd.Data,32); memset(RfTx.TxBuf,'x',32); switch(RfRx.RXDATA.HeadCom[0]){case'R'://讀break;case'T'://測試if((RfRx.RXDATA.HeadCom[1]=='V')&&(RfRx.RXDATA.HeadCom[2]=='F'))//控制排風扇{if(SensorNum==6&&DeviceName==12){if((RfRx.RXDATA.DataBuf[0]=='K')&&(RfRx.RXDATA.DataBuf[1]=='1')){P1_4=1;}elseif((RfRx.RXDATA.DataBuf[0]=='K')&&(RfRx.RXDATA.DataBuf[1]=='0')){P1_4=0;}memcpy(RfTx.TxBuf,RfRx.RxBuf,14);RfTx.TXDATA.DataBuf[0]='O';RfTx.TXDATA.DataBuf[1]='K';RfHaveTxDara=1;}}//end控制繼電器elseif((RfRx.RXDATA.HeadCom[1]=='A')&&(RfRx.RXDATA.HeadCom[2]=='L')){if(SensorNum==6&&DeviceName==12){if((RfRx.RXDATA.DataBuf[0]=='K')&&(RfRx.RXDATA.DataBuf[1]=='1')){P1_5=1;}elseif((RfRx.RXDATA.DataBuf[0]=='K')&&(RfRx.RXDATA.DataBuf[1]=='0')){P1_5=0;}memcpy(RfTx.TxBuf,RfRx.RxBuf,14);RfTx.TXDATA.DataBuf[0]='O';RfTx.TXDATA.DataBuf[1]='K';RfHaveTxDara=1;}}//end控制繼電器elseif((RfRx.RXDATA.HeadCom[1]=='A')&&(RfRx.RXDATA.HeadCom[2]=='W')){if(SensorNum==6&&DeviceName==3)//繼電器控制窗戶{if((RfRx.RXDATA.DataBuf[0]=='K')&&(RfRx.RXDATA.DataBuf[1]=='0')){P1_4=0;P1_5=1;}elseif((RfRx.RXDATA.DataBuf[0]=='K')&&(RfRx.RXDATA.DataBuf[1]=='1')){P1_4=1;P1_5=0;}elseif((RfRx.RXDATA.DataBuf[0]=='K')&&(RfRx.RXDATA.DataBuf[1]=='2')){P1_4=0;P1_5=0;}memcpy(RfTx.TxBuf,RfRx.RxBuf,14);RfTx.TXDATA.DataBuf[0]='O';RfTx.TXDATA.DataBuf[1]='K';RfHaveTxDara=1;}}//end控制繼電器break;case'S'://設置break; } if(RfHaveTxDara)//如果有數(shù)據(jù)要發(fā)送 { RfTx.TXDATA.Head='&'; RfTx.TXDATA.LastByte='*'; SendData(0x0000,RfTx.TxBuf,32);//發(fā)送數(shù)據(jù) RfHaveTxDara=0; }}6.PC機Qt圖形界面軟件設計6.1軟件設計QT是一個1991年由奇趣科技開發(fā)的跨平臺圖形用戶界面應用程序開發(fā)框架。廣泛用于開發(fā)GUI程序，這種情況下又被稱為部件工具箱。也可用于開發(fā)非GUI程序，比如控制臺工具和服務器。它是Digia公司的產(chǎn)品。QT使用標準的C++和特殊的代碼生成擴展（稱為元對象編譯器(MetaObjectCompiler,moc)）以及一些宏。通過語言綁定，其他的編程語言也可以使用QT。QT是自由且開放源代碼的軟件，在GNU較寬松公共許可證條款下發(fā)布。所有版本都支持廣泛的編譯器，包括GCC的C++編譯器和VisualStudio。Qt開放源代碼，并且提供自由軟件的用戶協(xié)議。使得它可以被廣泛地應用在各平臺上的開放源代碼軟件開發(fā)中。Qt提供三種授權方式。三種授權方式的功能、性能都沒有區(qū)別，僅在于授權協(xié)議的不同。LGPL和GPL是免費發(fā)布，商業(yè)版則需收取授權費。Qt商業(yè)版-Qt商業(yè)授權適用于開發(fā)專屬和/或商業(yè)軟件。此版本適用于不希望與他人共享源代碼，或者遵循GNU寬通用公共許可證（LGPL）2.1版或GNUGPL3.0版條款的開發(fā)人員。提供了技術支持服務?？梢匀我獾男薷腝t的源代碼，而不需要公開。GNULGPLv.2.1-Qt4.5.0及以后的版本開始遵循GNULGPL。LGPL允許鏈結(jié)到它的軟件使用任意的許可證，可以被專屬軟件作為類庫引用、發(fā)布和銷售?？梢再徺I支持服務。GNUGPLv.3.0-如果您希望將Qt應用程序與受GNU通用公共許可證（GPL）3.0版本條款限制的軟件一同使用，或者您希望Qt應用程序遵循該GNU許可證版本的條款，則此版本Qt適用于開發(fā)此類Qt應用程序?？梢再徺I支持服務。Qt的圖形用戶界面的基礎是QWidget。Qt中所有類型的GUI組件如按鈕、標簽、工具欄等都派生自QWidget，而QWidget本身則為QObject的子類。Widget負責接收鼠標，鍵盤和來自窗口系統(tǒng)的其他事件，并描繪了自身顯示在屏幕上。每一個GUI組件都是一個widget，widget還可以作為容器，在其內(nèi)包含其他Widget。QWidget不是一個抽象類型。并且可以被放置在一個已存在的用戶界面中；若是Widget沒有指定父Widget，當它顯示時就是一個獨立的視窗、或是一個頂層widget。QWidget顯示能力包含了透明化及Double-Buffering。Qt提供一種托管機制，當Widget于創(chuàng)建時指定父對象，就可把自己的生命周期交給上層對象管理，當上層對象被釋放時，自己也被釋放。確保對象不再使用時都會被刪除。Qt利用信號與槽（signals/slots）機制取代傳統(tǒng)的callback來進行對象之間的溝通。當操作事件發(fā)生的時候，對象會發(fā)提交一個信號（signal）；而槽（slot）則是一個函數(shù)接受特定信號并且運行槽本身設置的動作。信號與槽之間，則通過QObject的靜態(tài)方法connect來鏈接。信號在任何運行點上皆可發(fā)射，甚至可以在槽里再發(fā)射另一個信號，信號與槽的鏈接不限定為一對一的鏈接，一個信號可以鏈接到多個槽或多個信號鏈接到同一個槽，甚至信號也可連接到信號。以往的callback缺乏類型安全，在調(diào)用處理函數(shù)時，無法確定是傳遞正確型態(tài)的參數(shù)。但信號和其接受的槽之間傳遞的數(shù)據(jù)型態(tài)必須要相符合，否則編譯器會提出警告。信號和槽可接受任何數(shù)量、任何型態(tài)的參數(shù)，所以信號與槽機制是完全類型安全。信號與槽機制也確保了低耦合性，發(fā)送信號的類型并不知道是哪個槽會接受，也就是說一個信號可以調(diào)用所有可用的槽。