最爱中国字《自动化技术与应用》2019年第38卷第1期行业应用与交流环境污染及治理
In d ustrial Applications and Communicatio n s
基于ZigBee的居家养老系统设计与实现
丁莉1，王中生$
(1.西安医学院卫生管理系，陕西西安710021；
2.西安工业大学计算机科学与工程学院，陕西西安710021)
摘要：现阶段我国人口老龄化情况已经出现，随之而来的是老年人的养老问题。传统的集中养老方式因占地面积的限制，已经无法满足我国的现实情况。本文研究设计了一种基于ZigBee无线传感网络的新型养老系统，采用传感器采集老人的生命体征，经控制器的处理转换，通过ZigBee网络传输到监控中心，完成对居家老人健康情况的监测，该系统进行过实验测试，可以稳定的采集信息，具有一定的应用性。
关键词：传感器；ZigBee；串口通信；监护
中图分类号:TN926+.23文献标识码：A文章编号:1003-7241(2019)01-0124-03
Design and Implementation of the System of
Home Endowment Bad on ZigBee
DING Li1,WANG Zhong-sheng2美蛙养殖
(1.Health Services Administration,Xi'an Medical University,Xi'an710021China;
2.School of Computer Science and Engineering,Xi'an Technology University,Xi'an710021China) Abstract:Situation of population aging appears in China at the prent stage,the elderly pension is a problem.The way of centralized endowment cannot satisfy the reality of our country becau of area limits.In this paper,a new pension system bad on ZigBee wireless nsor network is designed,nsors are ud to collect the old man's vital signs,the signds are transferred to the monitoring center by ZigBee network through the conversion of the controller,the elderly health institutions are completed at home.The system can gather information stably through test,has a certain application.
Key words:nsor monitoring;ZigBee;rial port communication;guardianship
1引言
随着我国老龄化情况的加重，养老资源变得严重不足，很多老年人对电子化设备的使用频率很低，在出现特殊情况的时候，无法向外求助，容易造成严重的后果。本文提出建立居家养老系统，实现老人在家养老的方案。设计自动检测系统，通过在老人身上安装相应功能的传感器，对老人生命体征进行监测，采集老人的生命体征特征，将数据通过无线网络传递给社区的管理人员，管理人员通过对电脑上数据的查看，掌握老人在家中的情况。当出现异常情况时，系统会自动报警提示监护者，
收稿EJ期:2017-12-13方便及时进行急救处理。这种养老系统极大的节省了社会资源，减轻了社会的养老压力。
2ZigBee无线传感器网络
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是由大量价格较低的传感器节点以自组织的方式构成的无线网络系统切。将这些传感器集合在一个芯片当中，该芯片中的ZigBee模块通过无线通信的方式自发形成多跳的无线网络，将这个集成的芯片穿戴在老人身上，感知老人的生命体症特征，连续不断地将数据经由无线网络传送给监控中心，当老人遇见紧急情况时，也可以通过随身携带的监测装置发出信号进行求助。
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图1居家养老系统体系结构图
自做自受ZigBee是一种便宜的、低功率的近距离无线组网通信技术叫适用于通信数据量不大、数据传输速率相对较低，分布范围较小，一般应用于无线传感器网络、家庭自动化、农业自动化、遥测遥控和医疗护理等方面。ZigBee的主要特点是低速率、低功率、低成本、自配置和灵活的拓扑结构，抗干扰能力强。ZigBee技术与现有的控制网络标准无缝链接，具有很强的兼容性叫
3系统体系结构
本文基于ZigBee网络构建的居家养老监护系统，以社区为主体进行监护。该系统将终端节点置于被监护对象身上，通过传感器采集被监护对象的体温、血压、心跳等数据，采集到的数据经由STC89C52控制器的处理后，通过CC1101传输到路由节点，路由节点将收取到的信息传输到协调器，协调器通过RS232串口直接传输给PC机⑷。该系统可以根据需求增加传感器，用来采集更多的生命体征信息，实现对监护对象身体情况的全面掌握，系统体系结构如图1所示。
3.1系统硬件设计怎么做生蚝
(1)用户节点
用户节点由传感器和无线数据传输模块组成，传感器负责定时采集监护对象的生命体征，如血压，脉搏等,JASK51-1101无线传输模块将传感器采集到的信息转换为符合ZigBee协议的数据信息，通过ZigBee网络发送到路由节点。此外，该节点还具有求助信号发送功能，当被监护人觉得身体不舒服时，可以按下按钮，该按钮与JASK51-1101相连，按下按钮竟会产生数据信息，无线传输模块会将求救信号发送出去叫
(2)路由节点
每个社区都会设置一个路由节点，负责数据的中继性ZigBee作为短数据传输网络，如果传输距离过长会造成数据包的丢失，降低了系统的准确性和稳定性。设计路由节点，可以将接收到的数据进行分类处理，增强信号强度，将处理好的信息发送到协调器。路由节点由传感器、JASK51-1101JASK和CC1101设计而成。传感器节点负责采集所处社区的环境信息，例如温度信息；51单片机负责对采集上来的数据信息进行相应的分析处理，CC1101负责接收用户节点发送来的信息，而CC1101负责本社区ZigBee网络的组建以及数据的中继传输。
(3)协调器节点
协调器节点由CC2530开发设计而成.CC2530负责建立无线网络，接受各个路由节点传输上来的数据，该节点可以使用透明传输功能将数据通过RS232串口直接传输给监护中心的PC机。
3.2下位机系统软件设计
用户节点不仅需要采集生命体征信息并进行传输，还需要负责发送紧急求助信息。编写程序不断扫描按键与串口，当有数据传输上来时，接收数据并发送出去，用户节点程序流程图如2所示。
路由节点需要不断检测是否有接收到数据，如果接收到数据，则对数据进行分析处理，读取有效数据信息，通过ZigBee发送给协调器节点。当接收到的数据为求助信息时，则给该信息增加用户端本机地址发送出去；如果没有检测到，则持续监测。程序流程图如图3所示。协调器节点采用透明传输的方式，将接收到的信息通过RS232串口直接传输到PC机［7!0
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行业应用与交流
In d ustrial Applicati o ns and Commun i cations
图2用户端编程流程图
第三和第四列表示用户地址，第五列为路由地址，表示 该信息由哪个路由接收到进行中继传输的。第6列为信
号强度，用于用户节点定位；第一行后面的数据表示是 否进行了紧急求助，第二行表示用户的生命体征信息，
第三行后部则表示环境信息。
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图4测试结果
5结束语
本文设计实现了居家养老系统的软硬件结构进行了励志的诗句
设计，经实验测试，可以稳定的完成数据的采集和传输。 系统可以根据需求，增加传感器，采集更多的生命体征
信息，将其拓展为医疗监护系统。该系统具有的很强的
拓展性，具有实用价值。
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图3路由编程流程图
4实验测试
将设计编写好的各模块组装通电，依次测试各部分功
能，打开PC 机的串口助手，接收数据，结果如图4所示。
接收到的信息共分为三个部分，第一行为紧急求救 信息，第二条为被监护人生命体征信息，第三条为环境
信息，即用户所处的温度等信息。FF 为前导符，第二 列为信息分类标识符，标注是用户信息还是环境信息。
作者简介：丁莉(1987-)，女，讲师，研究方向：物联网.
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