【實驗基礎】實驗學時2學時實驗目的?掌握智能家居中玻璃破碎傳感器的工作原理?學會使用ZigBee節點對玻璃破碎傳感器進行控制實驗環境PC機一臺（內安裝IAR平臺）無線路由一個智能網關一個ZigBee節點1ZigBee節點9ZigBee仿真器一套【實驗原理】一.玻璃破碎傳感器應用原理原理壓電陶瓷是一種能夠將機械能和電能互相轉換的功能陶瓷材料，屬于無機非金屬材料，這是一種具有壓電效應的材料，可作為無源傳感器件。所謂壓電效應是指某些介質在力的作用下，產生形變，引起介質表面帶電，這是正壓電效應。反之，施加激勵電場，介質將產生機械變形，稱逆壓電效應。利用壓電陶瓷片的壓電效應，可以制成玻璃破碎入侵傳感器。對高頻的玻璃破碎聲音（10k?15kHZ）進行有效檢測，而對lOkHZ以下的聲音信號（比如說話、走路聲）有較強的抑制作用。玻璃破碎聲發射頻率的高低、強度的大小同玻璃厚度、面積有關。使用石英玻璃在25攝氏度，濕度25%時的破碎頻率為12KH.分類玻璃破碎傳感器按照工作原理的不同大致分為兩大類：一類是聲控型的單技術玻璃破碎傳感器，它實際上是一種具有選頻作用（帶寬10到15KHz）的具有特殊用途（可將玻璃破碎時產生的高頻信號驅除）的聲控報警傳感器。另一類是雙技術玻璃破碎傳感器，其中包括聲控-震動型和次聲波-玻璃破碎高頻聲響型。聲控-震動型是將聲控與震動探測兩種技術組合在一起，只有同時探測到玻璃破碎時發出的高頻聲音信號和敲擊玻璃引起的震動，才輸出報警信號。次聲波-玻璃破碎高頻聲響雙技術傳感器是將次聲波探測技術和玻璃破碎高頻聲響探測技術組合到一起，只有同時探測敲擊玻璃和玻璃破碎時發出的高頻聲響信號和引起的次聲波信號才觸發報警。玻璃破碎傳感器內的壓電陶瓷敏感元件多是由鋯鈦酸一類材料制成的。由壓電效應，當在壓電陶瓷片上加上音頻電壓時，壓電陶瓷片就會發聲(一般作為發聲片或壓電喇叭)，同樣，使壓電陶瓷產生振動時，它能輸出一定電壓，玻璃破碎傳感器正是利用這一特性制成的。玻璃破碎傳感器中與壓電陶瓷并聯的一只15-25千歐的電阻作用是降低傳感器內部的阻抗。壓電陶瓷的用途非常廣泛。壓電陶瓷具有敏感的特性，可以將極其微弱的機械振動轉換成電信號,頻率穩定性好，精度高及適用頻率范圍寬，而且體積小、不吸潮、壽命長。傳感器的監測范圍為一整個房間(與窗戶多少無關)。同時它的靈敏度連續可調,保證可以根據環境情況設定一個最佳工作點——防誤報而不減靈敏度。特點玻璃破碎傳感器的特點包括以下幾點：全音頻及次聲波段頻率分析，能精確區分金屬，小片玻璃的碎聲及真正的玻璃碎聲。7個特殊頻率數字濾波器，數字放大增益和頻率振幅分析?？煞治稣駝雍蜎_擊的波動。抗電磁干擾及輻射。在我們的智能家居實訓系統中在選用了聲控-震動型玻璃破碎傳感器，主聲控-震動型玻璃破碎傳感器在檢測到有玻璃破碎時會在信號線輸出低點平，我們將ZigBee節點的信號線與其相連接。然后將節點和傳感器的地線連接到一起，就可以得到兩種狀態，當信號線獲得高電平時為正常檢測狀態，若變為低電平則說明有報警信息，所以我們只需要模擬這兩種不同的狀態信息就能模擬主動式紅外對射傳感器在智能家居系統中的應用。圖7-1玻璃破碎傳感器【實驗步驟】本實驗以對ZigBee節點的高低電平輸入玻璃破碎傳感器所產生的報警信號，具體操作將在實驗中說明。

參照實驗2中對于ZigBee節點程序下載的方法(注意調試小組所分配的信道，以防止各個實驗組之間干擾)，將實驗7程序下載到ZigBee節點9中，ZigBee節點9的工程文件在“實驗程序\實驗7\Projects\zstack\Samples\Sensor1.25\CC2430DB”內。程序驗證首先將ZigBee協調器和網關相連接，打開智能網關和ZigBee協調器開關，然后打開ZigBee節點9,等待幾秒鐘后觀察節點上的4個指示燈，4個燈都亮時表示節點正在搜索網絡，當LED3、LED4熄滅時說明節點已經加入到了ZigBee協調器所搭建的網絡中。在智能網關中，找到'‘我的設備一NandFlash-WSN-智能網關.exe”文件雙擊執行。進入智能家居控制軟件，選擇左側節點9。選擇LED3按鈕，同時觀察ZigBee節點9上4個LED燈的變化，如下圖節點上的LED3閃爍，說明ZigBee節點接收到了網關所發出的控制信號，學生可以自己控制網關上其他3個LED按鈕并觀察效果。llirtHHiir圖7-2信息采集類llirtHHiir圖7-2信息采集類ZigBee節點在前面的實驗原理中我們已經介紹了玻璃破碎傳感器的工作原理，所以我們只需要模擬出紅外感應器報警系統在正常工作狀態下持續發出的低電平信號和其在報警狀態下的信號輸出，就可以驗證實驗。打開PC機端的智能家居控制軟件(運行軟件前需保證ZigBee節點9在網絡中，而智能網關和協調器都工作正常)，點擊鏈接網關(若智能網關工作不正常電腦會提示)，在控制軟件的列表里會顯示有多少個節點在工作。

圖7-3圖7-3智能家居控制中心截圖首先將實驗箱中的短接線插座連接到ZigBee節點,插座上預留的兩根線(一根是地線，一根是信號線)，當信號線與地線斷開時報警，說明有玻璃破碎的超聲波和次聲波被傳感器感應到；當信號線與地線短接產生低電平信號不產生報警信號。KteOHM'信號線_^--■IKteOHM'信號線_^--■I■■地線b4圖7-4ZigBee節點+此時學生觀察網關中LED5、LED6按鈕的勾選是否消除，同時觀察PC機控制軟件是否提示“玻璃破碎請注意！”。溫度0MAC地址E濕度0X肛5&5CDK￡7