本發(fā)明涉及互聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)，具體涉及一種基于zigbee傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

zigbee是基于ieee802.15.4標準的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)國際標準規(guī)定，zigbee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。這一名稱(又稱紫蜂協(xié)議)來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率。主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，zigbee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。zigbee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡協(xié)議。zigbee協(xié)議從下到上分別為物理層(phy)、媒體訪問控制層(mac)、傳輸層(tl)、網(wǎng)絡層(nwk)、應用層(apl)等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循ieee802.15.4標準的規(guī)定?；ヂ?lián)網(wǎng)標準化組織ietf也看到了無線傳感器網(wǎng)絡(或者物聯(lián)網(wǎng))的廣泛應用前景，也加入到相應的標準化制定中。以前許多標準化組織和研究者認為ip技術(shù)過于復雜，不適合低功耗、資源受限的無線傳感器網(wǎng)絡，因此都是采用非ip技術(shù)。在實際應用中，如zigbee需要接入互聯(lián)網(wǎng)時需要復雜的應用層網(wǎng)關(guān)，也不能實現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)傳輸和控制。與此同時，與zigbee類似的標準還有z-wave、ant、enocean等，相互之間不兼容，不利于產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。ietf和許多研究者發(fā)現(xiàn)了存在的這些問題，尤其是cisco的工程師基于開源的uip協(xié)議實現(xiàn)了輕量級的ipv6協(xié)議，證明了ipv6不僅可以運行在低功耗資源受限的設(shè)備上，而且，比zigbee更加簡單，徹底改變了大家的偏見，之后基于ipv6的無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)得到了迅速發(fā)展。ietf已經(jīng)完成了核心的標準規(guī)范，包括ipv6數(shù)據(jù)報文和幀頭壓縮規(guī)范6lowpan、面向低功耗、低速率、鏈路動態(tài)變化的無線網(wǎng)絡路由協(xié)議rpl、以及面向無線傳感器網(wǎng)絡應用的應用層標準coap，相關(guān)的標準規(guī)范已經(jīng)發(fā)布。在專利號為cn201610055663的專利文件中，公開了一種互聯(lián)網(wǎng)接入控制方法及裝置。所述方法包括以下步驟：a、獲取所述用戶設(shè)備的第一通信號碼的第一網(wǎng)絡訪問屬性信息和第二通信號碼的第二網(wǎng)絡訪問屬性信息；b、根據(jù)所述第一網(wǎng)絡訪問屬性信息和所述第二網(wǎng)絡訪問屬性信息選擇第一網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通道、第二網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通道中的一者，并生成選擇結(jié)果；c、控制所述用戶設(shè)備通過所述第一網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通道、所述第二網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通道中與所述選擇結(jié)果對應的一者接入所述互聯(lián)網(wǎng)。本發(fā)明能優(yōu)化移動網(wǎng)絡流量的使用。

上述專利文件能優(yōu)化移動網(wǎng)絡流量的使用，避免因移動網(wǎng)絡流量使用不合理而導致用戶被扣費。其是對于具體的接入進行控制，對于如何提供一種操作便捷，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，指紋識別，實現(xiàn)智能化遠程控制的基于zigbee傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)缺少技術(shù)性解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于zigbee傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)，用于解決如何提供一種操作便捷，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，指紋識別，實現(xiàn)智能化遠程控制的基于zigbee傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的問題。

(二)技術(shù)方案

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種基于zigbee傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括計算機，其特征在于：包括射頻系統(tǒng)、軟件部分、指紋識別部分和路由電路，所述射頻系統(tǒng)包括有源電子標簽、以nrf24le1芯片為微處理器的主從射頻模塊、zigbee終端節(jié)點、zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點和pc上位機，所述主射頻模塊通過spi接受從射頻模塊識別到的電子標簽id信息以實現(xiàn)雙通道傳輸，具有更好的數(shù)據(jù)準確性及可靠性；zigbee終端節(jié)點：將主從射頻模塊對電子標簽識別到的數(shù)據(jù)信息通過無線方式發(fā)送給zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點，同時zigbee終端節(jié)點根據(jù)協(xié)調(diào)器傳輸過來的控制指令來控制主從射頻模塊，從而實現(xiàn)對電子標簽相應的處理；協(xié)調(diào)器節(jié)點：將zigbee終端節(jié)點發(fā)送過來的電子標簽數(shù)據(jù)信息通過串口rs232傳給上位機，把上位機的控制指令轉(zhuǎn)發(fā)給zigbee終端節(jié)點；pc上位機：有相應的應用軟件，處理來自于zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點的標簽信息并且向zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送控制信息，所述指紋識別對信息進行采集，dsp獲取指紋信息后進行比對和身份認證，最后通過串口將身份認證信息傳給身份認證信息無線傳輸模塊，c5507對aes2510有指紋信息的讀取和狀態(tài)寄存器的配置操作，c5507的a0引腳與aes2510的a0引腳相連，當a0為0時c5507通過總線讀取aes2510掃描的指紋信息，當a0為1時c5507通過總線對aes2510的狀態(tài)寄存器進行讀取和配置。

優(yōu)選的，所述射頻系統(tǒng)包括主從射頻模塊電路，所述主從射頻模塊電路通過串行口接收zigbee終端節(jié)點從zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點傳輸過來的上位機發(fā)出的控制指令，從而控制射頻芯片與電子標簽進行數(shù)據(jù)通信，完成對電子標簽的讀寫，射頻芯片負責無線信號的編碼和解碼、調(diào)制和解調(diào)；電子標簽是系統(tǒng)的應用終端，裝載著物體的數(shù)據(jù)信息及標簽自身信息，從讀寫器天線發(fā)出的無線脈沖接收讀寫器所發(fā)出的控制信息，然后把電子標簽的數(shù)據(jù)信息通過天線再返回給讀寫器，完成讀寫器對電子標簽數(shù)據(jù)的讀寫。

優(yōu)選的，所述射頻系統(tǒng)包括zigbee終端節(jié)點電路，所述zigbee終端節(jié)點電路主要控制電子標簽與主從射頻模塊進行數(shù)據(jù)交換以及和zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點進行數(shù)據(jù)通信，該終端節(jié)點電路使用32mhz的晶振作為時鐘信號，與主從射頻模塊通過串口連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，zigbee終端節(jié)點采用cc2530芯片。

優(yōu)選的，所述射頻系統(tǒng)包括zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點電路，所述zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點電路負責將zigbee終端節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通過rs232串口線與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，同時將接受上位機傳輸過來的控制指令并發(fā)送給zigbee終端節(jié)點。

優(yōu)選的，所述zigbee終端節(jié)點電路還有軟件部分，在終端采集節(jié)點主要功能是接受來自上位機的數(shù)據(jù)采集指令后，采集電子標簽數(shù)據(jù)信息，并將采集到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點，首先zigbee終端節(jié)點上電初始化，申請加入已組建的zigbee網(wǎng)絡，若加入網(wǎng)絡成功，進入低功耗模式即休眠狀態(tài)，以降低終端節(jié)點功耗，等待定時中斷產(chǎn)生，zigbee終端節(jié)點微處理器控制主從射頻模塊讀取電子標簽信息，并將識別到的標簽數(shù)據(jù)信息通過zigbee無線模塊傳輸給zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點，然后再通過串口rs232傳輸給上位機進行處理。

優(yōu)選的，所述zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點電路還有軟件部分，利用zigbee網(wǎng)絡的z-stack協(xié)議棧進行無線通信，z-stack協(xié)議基于輪轉(zhuǎn)查詢式操作系統(tǒng)來實現(xiàn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點上電后，初始化硬件及協(xié)議棧，搜索信道和空閑信道評估，選擇信道并建立zigbee網(wǎng)絡，若節(jié)點申請加入網(wǎng)絡，準許加入并分配一個l6位的網(wǎng)絡短地址，等待上位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)采集指令，然后rfid讀寫器對電子標簽進行識別，將接收的所有數(shù)據(jù)包通過串口通信發(fā)送到pc上位機，以便進行數(shù)據(jù)處理。

優(yōu)選的，所述路由電路利用linux內(nèi)核支持ipmasquerade技術(shù)實現(xiàn)nat轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)多臺主機共享訪問因特網(wǎng)，ipmasquerade工作原理：客戶機將實現(xiàn)ipmasquerade的linux機器設(shè)置為缺省網(wǎng)關(guān)，當ipmasquerade的linux機器收到客戶機的數(shù)據(jù)包時，對其進行改寫，將源地址替換為自己的ip地址，將源端口號換成一個新的端口號，并且對該過程進行記錄；當接收到響應數(shù)據(jù)包時，如果其端口號正是先前所指定的端口號則再對該數(shù)據(jù)包進行改寫，將其目的ip地址及目的端口號替換為原來記錄的客戶機ip地址和端口號，然后再發(fā)送給客戶機。

(三)有益效果

本發(fā)明的主射頻模塊通過spi接受從射頻模塊識別到的電子標簽id信息以實現(xiàn)雙通道傳輸，具有更好的數(shù)據(jù)準確性及可靠性；zigbee終端節(jié)點：將主從射頻模塊對電子標簽識別到的數(shù)據(jù)信息通過無線方式發(fā)送給zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點，同時zigbee終端節(jié)點根據(jù)協(xié)調(diào)器傳輸過來的控制指令來控制主從射頻模塊，從而實現(xiàn)對電子標簽相應的處理；協(xié)調(diào)器節(jié)點：將zigbee終端節(jié)點發(fā)送過來的電子標簽數(shù)據(jù)信息通過串口rs232傳給上位機，把上位機的控制指令轉(zhuǎn)發(fā)給zigbee終端節(jié)點；pc上位機：有相應的應用軟件，處理來自于zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點的標簽信息并且向zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送控制信息，指紋識別對信息進行采集，dsp獲取指紋信息后進行比對和身份認證，最后通過串口將身份認證信息傳給身份認證信息無線傳輸模塊，可實現(xiàn)指紋鎖定，和智能化控制，具有很強的創(chuàng)造性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明的射頻系統(tǒng)的框圖；

圖2是本發(fā)明的zigbee終端節(jié)點電路原理圖；

圖3是本發(fā)明的zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點電路原理圖；

圖4是本發(fā)明的zigbee終端節(jié)點軟件流程圖；

圖5是本發(fā)明的zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點軟件流程圖；

圖6是本發(fā)明的指紋識別系統(tǒng)框圖；

圖7是本發(fā)明的路由器電路原理圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1-7所示的一種基于zigbee傳輸?shù)幕ヂ?lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括計算機，包括射頻系統(tǒng)、軟件部分、指紋識別部分和路由電路，射頻系統(tǒng)包括有源電子標簽、以nrf24le1芯片為微處理器的主從射頻模塊、zigbee終端節(jié)點、zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點和pc上位機，主射頻模塊通過spi接受從射頻模塊識別到的電子標簽id信息以實現(xiàn)雙通道傳輸，具有更好的數(shù)據(jù)準確性及可靠性；zigbee終端節(jié)點：將主從射頻模塊對電子標簽識別到的數(shù)據(jù)信息通過無線方式發(fā)送給zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點，同時zigbee終端節(jié)點根據(jù)協(xié)調(diào)器傳輸過來的控制指令來控制主從射頻模塊，從而實現(xiàn)對電子標簽相應的處理；協(xié)調(diào)器節(jié)點：將zigbee終端節(jié)點發(fā)送過來的電子標簽數(shù)據(jù)信息通過串口rs232傳給上位機，把上位機的控制指令轉(zhuǎn)發(fā)給zigbee終端節(jié)點；pc上位機：有相應的應用軟件，處理來自于zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點的標簽信息并且向zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點發(fā)送控制信息，指紋識別對信息進行采集，dsp獲取指紋信息后進行比對和身份認證，最后通過串口將身份認證信息傳給身份認證信息無線傳輸模塊，c5507對aes2510有指紋信息的讀取和狀態(tài)寄存器的配置操作，c5507的a0引腳與aes2510的a0引腳相連，當a0為0時c5507通過總線讀取aes2510掃描的指紋信息，當a0為1時c5507通過總線對aes2510的狀態(tài)寄存器進行讀取和配置。

射頻系統(tǒng)包括主從射頻模塊電路，主從射頻模塊電路通過串行口接收zigbee終端節(jié)點從zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點傳輸過來的上位機發(fā)出的控制指令，從而控制射頻芯片與電子標簽進行數(shù)據(jù)通信，完成對電子標簽的讀寫，射頻芯片負責無線信號的編碼和解碼、調(diào)制和解調(diào)；電子標簽是系統(tǒng)的應用終端，裝載著物體的數(shù)據(jù)信息及標簽自身信息，從讀寫器天線發(fā)出的無線脈沖接收讀寫器所發(fā)出的控制信息，然后把電子標簽的數(shù)據(jù)信息通過天線再返回給讀寫器，完成讀寫器對電子標簽數(shù)據(jù)的讀寫。

射頻系統(tǒng)包括zigbee終端節(jié)點電路，zigbee終端節(jié)點電路主要控制電子標簽與主從射頻模塊進行數(shù)據(jù)交換以及和zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點進行數(shù)據(jù)通信，該終端節(jié)點電路使用32mhz的晶振作為時鐘信號，與主從射頻模塊通過串口連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，zigbee終端節(jié)點采用cc2530芯片。

射頻系統(tǒng)包括zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點電路，zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點電路負責將zigbee終端節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)通過rs232串口線與上位機實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，同時將接受上位機傳輸過來的控制指令并發(fā)送給zigbee終端節(jié)點。

zigbee終端節(jié)點電路還有軟件部分，在終端采集節(jié)點主要功能是接受來自上位機的數(shù)據(jù)采集指令后，采集電子標簽數(shù)據(jù)信息，并將采集到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點，首先zigbee終端節(jié)點上電初始化，申請加入已組建的zigbee網(wǎng)絡，若加入網(wǎng)絡成功，進入低功耗模式即休眠狀態(tài)，以降低終端節(jié)點功耗，等待定時中斷產(chǎn)生，zigbee終端節(jié)點微處理器控制主從射頻模塊讀取電子標簽信息，并將識別到的標簽數(shù)據(jù)信息通過zigbee無線模塊傳輸給zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點，然后再通過串口rs232傳輸給上位機進行處理。

zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點電路還有軟件部分，利用zigbee網(wǎng)絡的z-stack協(xié)議棧進行無線通信，z-stack協(xié)議基于輪轉(zhuǎn)查詢式操作系統(tǒng)來實現(xiàn)，協(xié)調(diào)器節(jié)點上電后，初始化硬件及協(xié)議棧，搜索信道和空閑信道評估，選擇信道并建立zigbee網(wǎng)絡，若節(jié)點申請加入網(wǎng)絡，準許加入并分配一個l6位的網(wǎng)絡短地址，等待上位機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)采集指令，然后rfid讀寫器對電子標簽進行識別，將接收的所有數(shù)據(jù)包通過串口通信發(fā)送到pc上位機，以便進行數(shù)據(jù)處理。

路由電路利用linux內(nèi)核支持ipmasquerade技術(shù)實現(xiàn)nat轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)多臺主機共享訪問因特網(wǎng)，ipmasquerade工作原理：客戶機將實現(xiàn)ipmasquerade的linux機器設(shè)置為缺省網(wǎng)關(guān)，當ipmasquerade的linux機器收到客戶機的數(shù)據(jù)包時，對其進行改寫，將源地址替換為自己的ip地址，將源端口號換成一個新的端口號，并且對該過程進行記錄；當接收到響應數(shù)據(jù)包時，如果其端口號正是先前所指定的端口號則再對該數(shù)據(jù)包進行改寫，將其目的ip地址及目的端口號替換為原來記錄的客戶機ip地址和端口號，然后再發(fā)送給客戶機。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

zigbee終端節(jié)點是系統(tǒng)中非接觸式rfid讀寫器和zigbee無線模塊的硬件核心，主要控制電子標簽與主從射頻模塊進行數(shù)據(jù)交換以及和zigbee協(xié)調(diào)器節(jié)點進行數(shù)據(jù)通信。該終端節(jié)點電路使用32mhz的晶振作為時鐘信號，與主從射頻模塊通過串口連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。zigbee終端節(jié)點采用cc2530芯片，該芯片是ti公司推出的能實現(xiàn)2.4ghzieee802.15.4的射頻收發(fā)，具有靈敏度高、抗干擾能力強等特點，尤其是cc2530芯片的超低功耗，在被動模式(rx)下，電流損耗為24ma，在主動模式(tx)時，電流損耗為29ma，具有三種模式，模式1、模式2和模式3電流損耗分別為0.2ma、1ua和0.4ua，特別適合那些要求低功耗的場合。還具有2v-3.6v的寬電源電壓范圍。它內(nèi)含一個8位mcu(8051)，8kb的ram，還包含具有8路輸入和可配置分辨率的12位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(adc)、1個符合ieee802.5.4規(guī)范的mac定時器、1個常規(guī)的16位定時器和1個8位定時器、aes-128協(xié)同處理器、看門狗定時器、32khz晶振的休眠模式定時器、上電復位電路、掉電檢測電路、以及21個可編程i/0引腳。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。