基于Zigbee技術的熱釋電紅外報警器設計

摘要：為了滿足報警器智能化和網絡化的發展需求，提出了一種基于zigbee技術的熱釋電紅外報警器的設計方案，并完成了系統的軟硬件設計。在硬件設計上，重點描述了熱釋電紅外傳感器和CC2530片上系統的電路設計；軟件部分采用了zSTACk協議棧，描述了紅外報警和zigbee組網的相關軟件流程。實際應用表明，該系統具有功耗低、組網方便的特點，達到了設計要求。
關鍵詞：物聯網；熱釋電紅外傳感器；Zigbee；報警器

在物聯網成為熱點的今天，安全報警設備也向著智能化、數字化和網絡化的方向發展，設計便于組網的新型安防設備符合發展要求和市場需求。Zigbee作為一種低功耗、低速率的無線通訊協議，其特點使其能夠在智能家居、公共安全、工業監測等眾多物聯網應用領域有所作為；因此，將Zigbee技術應用到紅外報警設備的設計中，能夠滿足報警設備對于低功耗以及網絡化的需求。熱釋電紅外傳感器制作簡單、成本低，而且性能穩定、抗干擾能力強、靈敏度高，在報警設備中具有較高的應用價值。基于Zigbee技術和熱釋電紅外傳感器設計的報警器，具有功耗低、安全可靠和便于組網的優點，可廣泛應用于智能家居和其他監控領域。

1 設計方案
Zigbee是基于IEEE802．11．4協議的一簇擴展集，主要針對于低成本、低功耗的射頻應用。低成本使之廣泛適用于無線監控的方向的應用；低功耗使之有更長的工作周期；其支持的無線網狀網絡有更強的可靠性和更廣的覆蓋范圍。報警設備普及到普通的家庭和用戶，需要低廉的成本和價格；報警設備需要很低的功耗，一般需要支持工作一年以上；報警器使用無線連接的方式，以便于安裝；報警設備需便于加入網絡，實現控制和遠程報警。基于這些需求分析，Zigbee技術非常適合應用于報警器的設計。

該設備的總體結構圖如圖1所示。主要包括傳感器部分、信號調理部分、Zigbee網絡處理部分和電源管理部分。人體正常體溫37攝氏度，會發出波長為10 μm左右的紅外線，這種紅外線通過菲涅爾濾光片增強后聚集到熱釋電紅外傳感器上，由于紅外線具有很強的熱效應，熱釋電紅外傳感器將熱量變化轉化為電量的變化；產生的電信號通過信號調理電話的處理和放大，以中斷信號的形式傳遞給Zigbee處理器，處理器將報警信息處理后通過Zigbee網絡發送給網關設備。

2 硬件設計
設備的硬件主要有兩大功能部分組成，一部分為熱釋電紅外報警電路，一部分為Zigbee電路。在報警器的外殼上有一片菲涅爾透鏡，熱釋電紅外傳感器位于菲尼爾透鏡的焦點位置，菲尼爾透鏡使用聚乙烯塑料片制成，一般為乳白色，呈現半透明狀，但對于波長為10微米左右的紅外線來說是透明的。本設備使用的熱釋電紅外傳感器為RE200B，RE200B采用熱釋電材料極化隨溫度變化的特性探測紅外輻射，并配合雙靈敏元互補方法抑制溫度變化產生的干擾，提高了傳感器的工作穩定性。