智能楼宇系统硬件设计开发

对于传统的智能楼宇，其设计理念是基于综合布线的方式，根据实践看来，这种方式有许多弊病，比如会造成资源的浪费、增加修理难度、布线非常复杂，后期线路容易老化等等，相比而言，无线传感网络既能弥补以上缺点，又可以灵活扩展，实现远程监控，还能够快速准确地诊断网络故障，因此智能楼宇结合无线传感器网络是必然的发展趋势。

无线传感器网络融合了许多技术，包括传感器、嵌入式、无线通信技术、网络技术，是一种名副其实的高科技集成产品。这是整个区域的原理，传感器节点被放置在每个区域的实时采集和监测信息，然后通过无线传输，从而实现人类智能和物理环境的统一，因此无线传感器网络在社会各个领域中的应用非常广泛，实践证明它能更好地满足人们的需求，包括城市管理、军事、医疗、环境监测、反恐行动和区域远程智能遥控、工业和农业领域，可以说无处不在，并具有很高的研究价值。在无线传感器网络技术的发展中，如果能对算法进行优化，优化覆盖率，它将会有更好的效果，得到更广泛地应用。

一、智能楼宇系统的硬件设计

智能无线传感器网络系统的整体框架采用分层结构的基础上，在实际环境中的传感器节点的顶部，下一层传输网络，然后下的基站，最后所有的基站连接到互联网。在系统运行过程中，传感器节点的连续建筑照明，烟雾浓度的实时采集、温度和湿度，而且视频或图像信息的实时采集，所有的信息都可以通过自组织形成的网络获得的传感器数据采集后，所有的数据发送到网关节点。另一个网关通过传输网络将数据发送到基站。根据不同节点在无线传感器网络中的应用要求和分布是不同的，它分为四个模块，包括处理器模块、无线通信模块、传感器模块和电源模块。现在来介绍一下这些模块和相应的有代表性的芯片。

二、智能楼宇系统的模块组成

2.1处理器模块

处理器有很多选择，包括单片机、PLC等，这里选择的是嵌入式处理器，ARM7的ARM系列ARM2131芯片，该芯片具有容量大、速度快的优点，能够满足我们的需要。ARM2131开发板是一种使用外部11．0592MHz晶振，这可以增加串口波特率的准确性，PLL和ISP也可以支持LPC2131微控制器芯片。

如图所示，JTAG接口电路采用了ARM公司提出的标准20引脚的JTAG仿真调试接口。当系统复位，LPC2131内部接口启用，这个时候可以直接进行JTAG仿真调试。LPC2131的通信是通过串口连接电脑实现。

2.2无线通信模块

无线通信模块的芯片选择需要低能耗，并且符合相应的通讯标准，因此在此选择了CC2420芯片来进行节点的设计。该芯片由Chipcon公司开发，符合ZigBee标准，是公共广播频率共享全球2．4GHz芯片的使用，并收集了ZigBee技术的优势，所以芯片已广泛应用于无线射频领域。该芯片还包含了一些额外的功能。并需要很少的外部元件，性能非常稳定，功耗非常低，并可以保证短距离通信的可靠性和有效性。天线接收信号，CC2420芯片将经过一系列处理接收信号的第一，如低噪声放大器，信号适合于传输通道和I／O调制电路、变频处理，混合信号进行滤波、放大，然后通过AD转换器转换为数字信号，然后自动增益控制和数字解调解扩后，在输出端可以得到准确不失真的数据。

2.3传感器模块

传感器是一种检测装置，由两个部分组成，即敏感原件和转换原件，它能实时检测需要的信息，还能采集这些信息，并且按照一定的规律把信息转换为电信号，从而传送到系统中去，这样系统就能根据需要利用这些信息。传感器的采集模块主要包括传感元件、辅助电路、前级放大电路，滤波电路，以及后级放大电路。在智能楼宇监控系统中，传感器一定是整个系统中最首要的环节，并且在楼宇中需要布置大量的传感器，要求覆盖整个区域，最好不要留下死角，从而实现对整个楼宇全方位的监控。

2.4能量供应模块

LPC2131的只需要一个3．3V的电源，该电源同时向单片机核心和I／O端口提供动力，但这种力量是需要转换的，这里只提供三个电池(4．5V)或USB(5V)供电，L3电感在电路限制瞬态电流，然后通过C16和C20滤波最后spxlll7—3．3将电源电压调整至3．3V。LPC2131，为了降低噪声，减少出错的概率，通常是孤立的数字和模拟电源使用Ll，L2，要达到这个效果，spxl117—3．3具有输出电流大的优点，输出电压稳定，且精度很高，在使用过程中电容器4。7uf改善瞬态响应和稳定性。

总结

从无线传感器网络的智能传感器的经验，智能无线传感器发展的三个阶段，智能传感器计算嵌入式传感器，传感器节点的数据采集和信息处理的能力，并增加无线智能传感器和无线通信的能力，无线传感器网络在国内已广泛应用，包括军事、瓦斯监控系统、智能家居、医疗、城市管理、反恐行动、环境监测、偏远地区的远程控制、工业和农业等，具有探索价值的一个非常大的研究。本文主要分析了智能大厦在节点的硬件设计无线传感器网络的应用中，智能大厦为应用背景，详细介绍了无线传感器网络的硬件设计，包括处理器模块、无线通信模块、传感器模块、电源模块四部分。

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