基于基于STM32和和ZigBee的无线校园火灾报警系统设计的无线校园火灾报警系统设计
结合校园防火报警需要，设计了基于ZigBee技术的无线校园防火报警系统。该系统以意法半导体公司推出的
STM32系列ARM控制器、TI公司的CC2420无线射频芯片为核心，对无线传感器网络中的终端节点、路由器节
点、协调器节点的硬件和软件进行了模块化设计。传感器节点以温度、烟雾和CO浓度为实现监测对象，判断是
否有火灾隐患，从而实现校园防火报警系统的无线网络化。
摘摘 要：要： 结合校园防火报警需要，设计了基于
关键词：关键词： STM32；ZigBee；无线；火灾报警
目前校园安防监控系统大多是基于有线通信，这就使得一些不便于布线的区域成为了安防监控的盲区，而有线连接方式可扩
展性较差，维护困难，相对成本较高。
基于上述原因，本文提出了基于新一代STM32嵌入式微处理器和ZigBee技术的无线智能型校园安防监控系统。利用ZigBee
无线传感器网络，配合各种传感器的使用，可以对校园实行全方位、多角度实时监控。当校园内有火灾等安全事故发生时，便
可以快速通知管理人员及时进行处理，从而极大地保证了学校师生的生命财产安全。
1 系统总体架构设计系统总体架构设计
本监控系统节点数量有限，节点位置较为固定，采用树形网络拓扑。整个网络由三部分组成，包括ZigBee终端设备、路由
器、网络协调器，ZigBee终端设备负责收集探测器探测到的报警信息，并将报警信息以ZigBee无线通信方式发送到终端设备
的路由器(即父设备)，再由路由器转发到网络协调器。基于ZigBee技术的智能型
2 无线火灾报警系统的节点硬件设计无线火灾报警系统的节点硬件设计
2.1 微处理器（微处理器（MCU）控制模块）控制模块
在本系统中，采用意法半导体公司(ST)推出的STM32系列微控制芯片STM32F103R8为主控制器。STM32系列32 bit闪存微
控制器使用ARM公司专为嵌入式领域开发的具有突破性的Cortex-M3内核。该内核专为满足集高性能、低功耗、实时应用于一
体的嵌入式领域的要求而设计，具有高性能、低功耗、实时性等特点。STM32提供睡眠、停机和待机三种低功耗省电模式和
灵活的时钟控制机制，用户可根据自己的需求合理地优化耗电和性能要求。STM32F103R8属于增强型系列芯片，主频率为72
MHz，高达90 DMIPS，1.25 DMIPS/MHz，内置128 KB高速闪存程序存储器和20 KB的SRAM，通过APB总线连接丰富和增
强的外设以及多达80个的高速I/O口。
2.2 ZigBee无线射频传输模块无线射频传输模块
CC2420是Chipcon公司推出的第一款真正意义上符合2.4 GHz IEEE802.15.4协议规范，广泛应用于无线网络中的低功耗、
低电压的射频收发芯片，只需极少外部元器件，性能稳定且功耗极低。CC2420的选择性和敏感性指数超过了IEEE802.15.4标
准的要求，可确保短距离通信的有效性和可靠性。CC2420为工作于2.4 GHz免授权频段的无线通信提供了一个低成本的完整
解决方案。
无线射频模块以射频模式接收和发送数据。CC2420通过SPI接口与主微控制器（MCU）交换数据、发送命令等通信， 由于
STM32F103系列芯片一般都集成了SPI控制器，因此CC2420射频模块可以很方便地通过SPI总线接口与处理器STM32直接连
接并进行数据通信。
CC2420与微处理器STM32F103R8的接口连接如图2所示，CC2420通过SPI 4条线接口（CSn、SI、SO、SCK）直接连接
到STM32F103R8的４个SPI通信接口，负责数据通信；另外，还有SFD、FIFO、FIFOP和CCA 4个引脚与微处理器
STM32F103R8连接，负责表示收发数据的状态。在这种连接方式中，STM32工作在SPI主模式下；而CC2420射频模块工作
在子模式下，由处理器STM32控制进行有效的数据收发工作。
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