引言

隨著現代生活節奏的加快，生活品質的不斷提高，以及人們對私人生活的一種知曉欲，家庭情況的實時監控顯得尤為重要。而目前比較常用的方法就是在室內固定地點安裝監控攝像頭，由一臺PC機進行控制，這種傳統的方法既顯得笨拙，又不夠智能；此外，對于實時監控系統數據的保存也不夠安全。本文所研究的控制系統是利用Android智能移動設備的特點，實現數據監控的智能化，并利用ZigBee無線傳輸模塊（SZ05-STD-SMA）的功耗小、組網形式多樣化、抗干擾能力強和傳輸距離相對較遠等特點，實現實際環境智能監控的通用性。

1、系統架構設計

智能移動設備控制系統架構如圖1所示

圖1 ?智能移動設備控制系統架構圖

2、Android智能移動設備數據通信模塊設計

2.1、Android智能移動設備串行通信設計

Android智能設備串行通信利用MODBUS通訊協議進行數據傳輸，通過該協議可以實現將不同廠家的控制設備組裝成相關網絡。考慮到一致性問題，Android智能移動串行通信設備參數通常設置為：數據位8、停止位1、奇偶校驗無、9600b/s。

另外，利用Android的ADK開發包實現軟件層和硬件控制層設計。基于Google的OpenAccessoryProtocol（開放式附件協議），利用USB通信部分所封裝的API，設計人員毫不費力就可實現外圍移動設備的控制，從而實現Android智能移動設備通過串行通信實現數據的讀寫操作。

2.2、Android智能移動設備數據采集程序設計

Android智能移動設備控制系統是由SZ05-STD-SMA組成的ZigBee無線傳輸模塊和計算機數據采集系統2大部分共同組成。為了實現數據的有效傳輸，將整個系統部署在Android智能移動設備控制下進行，智能移動設備數據采集流程如圖2所示。

圖2 ?智能移動設備數據采集流程圖

3、Zigbee無線傳輸模塊設計

基于Android的智能移動設備控制模塊SZ05-STD-SMA，采用了加強型的ZigBee無線數據傳輸技術，它可以實現RS485/RS232串行通信與ZigBee無線通信相互轉換，并為智能移動設備控制系統實現數據有效傳輸。它因尺寸小而易于安裝；通訊距離相對較遠，2個模塊間無障礙距離可達200～2000m；采用2.4G的DSSS擴頻技術，抗干擾能力較其它設備強；組網的靈活性好，節點類型和網絡結構靈活多樣，可實現多設備間的數據透明傳輸。

4、S3C2440主板數據采集模塊設計

主板數據采集模塊是采用S3C2440嵌入式ARM系統設計思路，在設計的時候充分考慮到CPU的性能最大化，以及系統功能的完整性和擴展性，本系統設計了包含各種功能模塊的接口，如以太網接口、USB主從接口、攝像頭接口和JTAG下載接口等。這樣可以在本系統基礎上方便用戶將來開發自已的目標系統。

4.1、紅外傳感器檢測電路設計

利用Header11x2芯片實現紅外測溫功能擴展設計。在此擴展接口上分別預留出開關量輸入輸出、模擬量輸入、I2C、UART、SPI等相關信號引腳，可以滿足設計者設計其它的傳感電路板。紅外傳感器檢測電路設計如圖3所示。

圖3 ?紅外傳感器檢測電路設計圖

4.2、攝像頭接口電路設計

24C02是具有I2C總線接口的E2PROM，芯片存儲容量為2Mb（128K×8位）。A0、A1、A2為器件的地址線，WP為寫保護引腳，SCL為串行時鐘端，SDA為串行數據端。攝像頭接口電路設計如圖4所示。

圖4 ?攝像頭接口電路設計圖

5、智能驅動模塊設計

鑒于系統設計的主要任務和功能考慮，本系統采用速度和存儲量都較大的STM32F103ZET6單片機作為主控設備。它采用功能強、功耗低的ARM32位的CortexTM-M3內核，接口有CAN接口、USB接口等，12通道的DMA控制器支持大量外設，另外還有強大的定時器功能，定時器個數多達11個。由STM32和CAN總線的智能步進電機驅動模塊構成的分布式串行驅動架構如圖5所示。

圖5 ?分布式串行驅動架構圖

在系統中通過STM32單片機來控制相關電機，同時對編碼器信息進行處理，STM32和ARM之間通過串口通信來控制所輸出的PWM數據。但由于有的串口通信并沒有明確規定通信協議，所以就要對兩者之間的串口通信協議進行人為設定。數據發送和接收包格式設置分別如圖6和圖7所示。

數據發送包內容說明如表1所示。

表1 數據發送包參數說明

數據發送包內容說明如表2所示。

表2 數據接收包參數說明

從設定的參數可以看出，通過對編碼器的實際脈沖頻率進行測量，并根據電機一般情況下的減速比和電機轉動一周所需要的脈沖周期，從而計算出電機當前速度并獲得即時數據。

6、結語

基于ZigBee的Anddroid智能移動設備控制系統設計，很好地解決了傳統數據采集控制系統的不足，優點是利用ZigBee技術實現低功耗、低成本、低速率、短延時、易擴展和高安全性等，Android端實現了數據的實時接收并查看。缺點是ZigBee的傳輸距離和傳輸帶寬不夠理想。接下來想采用LPWAN組網技術，對整個系統進行改進，從而實現系統數據的遠距離傳輸。