專利名稱：基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)、公共移動電話網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián) 網(wǎng)之間相互通信的基于Z i gBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)。背景才支術(shù)近年來，作為未來泛在網(wǎng)絡(luò)(Ubiquitous Network )社會的主要技術(shù) 之一，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network, WSN)的研究開發(fā)取 得了日新月日的進步，其應(yīng)用正在向人類生活的各個領(lǐng)域延伸和擴展。MIT 技術(shù)評論(Technology Review)在預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展的報告中，將其列為 改變世界的10大新技術(shù)之一。2001年，Honeywell、 Invensys、三菱電機、 Motorola、 Phi 1 ips等世界知名公司聯(lián)合組建了 ZigBee聯(lián)盟，于2005年1 月發(fā)表了基于802. 15. 4標準的第一個ZigBee規(guī)范Ver. 1. 0。從此，基于 Z i gBee規(guī)范的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)變成了研究熱點。ZigBee、藍牙(Bluetooth)、超寬帶(Ultra Wide Band, UWB)是現(xiàn) 代短距離無線通信的主要技術(shù)，雖然UWB和藍牙的數(shù)據(jù)傳輸速率都比Z i gBee 高，但是在傳輸距離和能量消耗方面，ZigBee占據(jù)著絕對的優(yōu)勢。鑒于此， 基于ZigBee規(guī)范構(gòu)建的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)被業(yè)界公認為是較為合理和適用 的。目前，溫度、濕度、位移、加速度、氣體、光強等各種各樣的傳感器 技術(shù)研究得到了快速發(fā)展，其應(yīng)用范圍也非常廣泛。但是，只有將傳感器 技術(shù)與無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合在一起，才能構(gòu)成適用的系統(tǒng)，才能實現(xiàn)通信無 處不在(Ubiquitous Network)的功能。很多研究者預(yù)測，ZigBee技術(shù)將 被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)害救助、工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)監(jiān)控、智能交通、醫(yī) 院監(jiān)護、礦井監(jiān)測等領(lǐng)域。這些應(yīng)用都是典型的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，而ZigBee^支術(shù)主要^皮用于前端的 信息采集和控制中，所以必須將ZigBee技術(shù)、移動通信技術(shù)、Internet及 自動控制技術(shù)相結(jié)合才能實現(xiàn)適用的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。目前，公共移動電話3網(wǎng)和Internet是飛速發(fā)展的遠程通信技術(shù)，在未來的工業(yè)生產(chǎn)和人們生活 中將起到舉足輕重的作用。將ZigBee技術(shù)與這兩種技術(shù)相結(jié)合，在遠程監(jiān) 控應(yīng)用中具有技術(shù)前瞻性和很好的應(yīng)用前景，并且是構(gòu)建泛在網(wǎng)絡(luò)、實現(xiàn) 通信無處不在系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于實現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)、公 共移動電話網(wǎng)和Internet網(wǎng)絡(luò)之間相互通信的基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān) 控網(wǎng)關(guān)。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型設(shè)計了一種基于ZigBee技術(shù)的遠 程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)，其包括用于作為終端節(jié)點自動加入已建立的ZigBee無線網(wǎng) 絡(luò)并與ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)進行無線通訊的ZigBee模塊、與ZigBee模塊的數(shù) 據(jù)專#入車#出端相連的用于完成ZigBee無線網(wǎng)癥各、GSM網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)之 間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)議變換的單片機系統(tǒng)模塊、與單片機系統(tǒng)模塊相連的用 于與GSM網(wǎng)絡(luò)相無線通訊的GSM模塊、以及與單片機系統(tǒng)模塊相連的用于 與以太網(wǎng)相if關(guān)的以太網(wǎng)^f莫塊。
所述ZigBee模塊釆用型號為CC2430的射頻芯片。
所述單片機系統(tǒng)模塊連接有用于錄放語音的語音模塊，且語音模塊的 語音輸出端與GSM模塊的語音輸入端相連。
所述單片機系統(tǒng)模塊連接有用于輸入GSM模塊撥打的電話號碼和控制 命令的觸摸屏模塊。
所述ZigBee模塊包括微控制器、與微控制器相連的用于連接射頻天 線的ZigBee射頻前端和內(nèi)存。
單片機系統(tǒng)模塊是網(wǎng)關(guān)的控制核心，其主要功能是完成ZigBee無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)、GSM移動網(wǎng)絡(luò)和Internet之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)議變換；完成 GSM模塊的參數(shù)設(shè)置；控制觸摸屏模塊；控制語音模塊的錄音和放音。
ZigBee模塊的主要功能作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器，建立和管理 ZigBee網(wǎng)絡(luò)；將ZigBee網(wǎng)絡(luò)的各種數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機系統(tǒng)模塊并接收、處 理單片機系統(tǒng)模塊的控制命令。
GSM模塊的主要功能實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)與公用移動網(wǎng)絡(luò)相互通信(發(fā)短信、打 電話)。
4以太網(wǎng)模塊的主要功能實現(xiàn)網(wǎng)關(guān)與PC機通過以太網(wǎng)相互通信，即PC 機可以遠程訪問網(wǎng)關(guān)上的WEB服務(wù)器。
語音模塊的主要功能根據(jù)具體應(yīng)用背景，網(wǎng)關(guān)撥打固定電話或移動 電話，進行相關(guān)的語音提示。
觸摸屏模塊，是網(wǎng)關(guān)的輸入和顯示界面，主要功能根據(jù)具體應(yīng)用背 景，顯示相關(guān)信息；設(shè)置GSM模塊撥打的電話號碼；根據(jù)具體應(yīng)用背景， 控制網(wǎng)關(guān)的工作狀態(tài)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下積極效果(l)本實用新型的 基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)，解決了所述三種網(wǎng)絡(luò)的相互兼容問題， 系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于當(dāng)前各種遠程監(jiān)控系統(tǒng)，克服了當(dāng)前遠程監(jiān)控系統(tǒng)的 功能單一、布線復(fù)雜和成本高的缺點。而且，本網(wǎng)關(guān)的各個模塊采用插件 連接，可以根據(jù)需要靈活的選擇所需要的模塊，從而降低了成本，也易于 維修和升級，減小技術(shù)更新帶來的成本增加等問題。(2)根據(jù)上述三種網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)的特點，ZigBee技術(shù)可以被用于組建ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于 檢測各種現(xiàn)場信息和控制各種現(xiàn)場設(shè)備；GSM和以太網(wǎng)技術(shù)可以被用于遠程 傳送ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和遠程控制現(xiàn)場設(shè)備。該網(wǎng)關(guān)可以被廣泛應(yīng)用于各種 遠程監(jiān)控系統(tǒng)。


為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施 例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
圖1為應(yīng)用基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)的遠程監(jiān)控應(yīng)用示意圖。 圖2為基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)框圖。 圖3為單片機系統(tǒng)模塊的主程序框圖。
具體實施方式
實施例1
見圖1-2,本實施例的基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)包括用于作 為終端節(jié)點自動加入已建立的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)10并與ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)10 進行無線通訊的ZigBee模塊1、與ZigBee模塊1的數(shù)據(jù)輸入輸出端相連的 用于完成ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)10、 GSM網(wǎng)絡(luò)11 (即公共移動電話網(wǎng)絡(luò))和 Internet網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)議變換的單片機系統(tǒng)模塊2、與單片機系
5統(tǒng)模塊2相連的用于與GSM網(wǎng)絡(luò)11相無線通訊的GSM模塊3、以及與單片 機系統(tǒng)模塊2相連的用于與以太網(wǎng)12相聯(lián)的以太網(wǎng)模塊4。以太網(wǎng)模塊4 用于力口入Internet網(wǎng)。
所述單片機系統(tǒng)模塊2采用16位低功耗單片機MSP430為控制核心， 豐富的片內(nèi)外設(shè)可使整個電路變得異常簡化，大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù) 存儲器使之具有強大的處理能力，而且減小了系統(tǒng)的功耗和體積。
所述ZigBee模塊1采用型號為CC24 30的射頻芯片。它是TI公司推出 的用以實現(xiàn)嵌入式ZigBee應(yīng)用的片上系統(tǒng)，支持2.4GHz IEEE 802.15.4 協(xié)議。它可用于各種ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，包括協(xié)調(diào)器、路由器核終端設(shè) 備等。
GSM模塊3采用國內(nèi)常用的工業(yè)級具備GPRS功能的GSM通信模塊，通 過ZIF連接器分別與電源電路、啟動與關(guān)機電路、數(shù)據(jù)通信電路、語音通 信電路、SIM卡電路、指示燈電路等連接。
所述單片機系統(tǒng)模塊2連接有用于錄放語音的語音模塊7。語音模塊7 的核心器件是美國ISD公司的4002芯片，該芯片采用多電平直接模擬量存 儲技術(shù)，每個采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能夠非常真實、自 然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓 縮造成的量化噪聲和"金屬聲"。
所述單片機系統(tǒng)模塊2連接有用于輸入GSM模塊3撥打的電話號碼和 控制命令的觸摸屏模塊8。
所述ZigBee模塊2包括微控制器、與微控制器相連的用于連接射頻 天線的ZigBee射頻前端和內(nèi)存。
單片機系統(tǒng)模塊2的程序流程圖如圖3所示。當(dāng)網(wǎng)關(guān)上電啟動時，單 片機系統(tǒng)首先對GSM才莫塊和觸摸屏進行初始化。在初始化完成后，系統(tǒng)對
觸摸屏進行循環(huán)查詢，響應(yīng)菜單的各種操作，并等待各模塊的中斷信號。 當(dāng)產(chǎn)生串口接收中斷，執(zhí)行相關(guān)中斷服務(wù)程序ZigBee模塊1發(fā)送數(shù)據(jù)給 單片機系統(tǒng)模塊2，單片機系統(tǒng)模塊2將接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給GSM模塊3或以 太網(wǎng)模塊4，從而可以實現(xiàn)遠程傳送監(jiān)測的數(shù)據(jù)；GSM模塊3或以太網(wǎng)模塊 4將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機系統(tǒng)模塊2,單片機系統(tǒng)模塊2將收的數(shù)據(jù)發(fā)送給 ZigBee模塊1。
ZigBee才莫塊有獨立的MCU，與遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)的MCU通過串口通信。當(dāng)ZigBee模塊l接收到ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，通過串口發(fā)送給單片機系統(tǒng)模塊 2 。當(dāng)單片機系統(tǒng)將GSM模塊3或以太網(wǎng)模塊4的數(shù)據(jù)發(fā)送給Zi gBee模塊1 ， ZigBee模塊1將根據(jù)數(shù)據(jù)的種類，發(fā)送到ZigBee網(wǎng)絡(luò)的相應(yīng)節(jié)點。
GSM模塊3的工作流程如下①GSM模塊3收到手機發(fā)送的短信息，通 過串口將短信息內(nèi)容發(fā)送給單片機系統(tǒng)；②單片機系統(tǒng)模塊2控制GSM模 塊3通過短信息發(fā)送收到的ZigBee模塊1的數(shù)據(jù)；③單片機系統(tǒng)模塊2根 據(jù)具體應(yīng)用場景，控制GSM模塊3撥打固定電話或手機，進行語音提示。
以太網(wǎng)模塊4的工作流程如下①以太網(wǎng)模塊4接收遠程PC機的命令， 并發(fā)送給單片機系統(tǒng)模塊2;②以太網(wǎng)模塊4接收單片機系統(tǒng)模塊2發(fā)送的 數(shù)據(jù)，并發(fā)送到遠程單片機的網(wǎng)頁或管理平臺上。
語音模塊7的語音輸出與GSM模塊3的語音輸入相連接，但GSM模塊3 撥打固定電話或手機時，自動放音，從而使電話的另一端聽到播放錄好的 語音提示。
觸摸屏8的主菜單包括手機號碼設(shè)置、與被設(shè)手機電話測試、與被設(shè) 手機短信測試。點擊手機號碼設(shè)置，菜單進入號碼設(shè)置界面；點擊與被設(shè) 手機電話測試，家庭網(wǎng)關(guān)撥打所設(shè)手機的電話號碼；點擊與被設(shè)手機短信 測試，家庭網(wǎng)向所i殳手才幾的電話發(fā)送短信息。
顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作 的舉例，而并非是對本實用新型實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。 這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬于本實用新型的精 神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。
權(quán)利要求1、一種基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)，其特征在于包括用于作為終端節(jié)點自動加入已建立的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)(10)并與ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)(10)進行無線通訊的ZigBee模塊(1)、與ZigBee模塊(1)的數(shù)據(jù)輸入輸出端相連的用于完成ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)(10)、GSM網(wǎng)絡(luò)(11)和Internet網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)議變換的單片機系統(tǒng)模塊(2)、與單片機系統(tǒng)模塊(2)相連的用于與GSM網(wǎng)絡(luò)(11)相無線通訊的GSM模塊(3)、以及與單片機系統(tǒng)模塊(2)相連的用于與以太網(wǎng)(12)相聯(lián)的以太網(wǎng)模塊(4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)，其特征 在于所述ZigBee模塊(2)采用型號為CC2430的射頻芯片。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)，其 特征在于所述單片機系統(tǒng)模塊(2 )連接有用于錄放語音的語音模塊(7 ), 且語音模塊(7 )的語音輸出端與GSM模塊(3 )的語音輸入端相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)，其特征 在于所述單片機系統(tǒng)模塊(2)連接有用于輸入GSM模塊(3)撥打的電 話號碼和控制命令的觸摸屏模塊(8 )。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)，其特征 在于所述ZigBee模塊(2)包括微控制器、與微控制器相連的用于連 才妄射頻天線的ZigBee射頻前端和內(nèi)存。
專利摘要本實用新型涉及一種基于ZigBee技術(shù)的遠程監(jiān)控網(wǎng)關(guān)，其包括用于作為終端節(jié)點自動加入已建立的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)并與ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)進行無線通訊的ZigBee模塊、與ZigBee模塊的數(shù)據(jù)輸入輸出端相連的用于完成ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)、GSM網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)議變換的單片機系統(tǒng)模塊、與單片機系統(tǒng)模塊相連的用于與GSM網(wǎng)絡(luò)相無線通訊的GSM模塊、以及與單片機系統(tǒng)模塊相連的用于與以太網(wǎng)相聯(lián)的以太網(wǎng)模塊。本實用新型解決了三種網(wǎng)絡(luò)的相互兼容問題，可廣泛應(yīng)用于當(dāng)前各種遠程監(jiān)控系統(tǒng)，克服了當(dāng)前遠程監(jiān)控系統(tǒng)的功能單一、布線復(fù)雜和成本高的缺點。
文檔編號H04W88/16GK201294641SQ20082018668
公開日2009年8月19日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者洋 俞, 史國棟, 偉 宋, 崔恒穎, 王璟珂, 波 薛, 賈中寧 申請人:江蘇技術(shù)師范學(xué)院