實務專題報告書 -...

實實務務專專題題報報告告書書

ZZ II GG BB EE EE 網網路路智智慧慧居居家家監監控控

指導老師：林振漢

專題製作學生：四技子四甲沈的葳 BQ95056

四技子四甲雷雙瑜 BQ95049

四技子四甲張桂豪 BQ95052

中華民國九十八年十一月十一日

修平技術學院電子工程系

DEPARTMENT OF ELECTRONIC ENGINEERING

HSIU-PING INSTITUTE OF TECHNOLOGY

摘要近年來隨著科技的進步以及現代人的生活品質逐漸提高，目前大部分

有線的控制設備皆轉為無線，如果家電能夠與 ZigBee 感應器相結合，消費

者就能夠以一機掌控家中所有的家電開關。「ZigBee」是一種家庭區域網

路，是為了取代不斷增加的獨立遙控器而設計的，具有低成本、低耗電、

小體積，以及適合短距離無線傳輸等優點，不僅可無線遙控與設定任何燈

光、家電、門窗及空調設備，也可提供警察局或保全單位做家庭安全監控。

因此我們以 MEGAWIN 單晶片與 Ebox(SOC)當開發工具再加上 Xbee

模組當無線通訊工具，應用 ZIGBEE 的技術製作無線 VB 圖控監控系統、

ZIGBEE 網路遙控器、以及 PHP 遠端監控網頁，讓住戶可以透過網際網路

輕易掌握或設定家庭監控系統，大幅提升現代人的居家生活品質，輕鬆享

受嶄新的現代數位化家居生活。

這套系統不僅應用在居家上，也可以應用在其他地方，例如工業，醫

療及住宅的控制和監測等等。

關鍵字：無線感測網路(Zigbee)、MEGAWIN。

目錄一、緒論 ─────────────────────────── 1

1.1、製作動機與目的 ──────────────────── 1

1.2、作品構想與系統架構 ────────────────── 2

二、軟硬體工具與原理簡介 ─────────────────── 3

2.1、無線感測網路(ZigBee) ───────────────── 3

2.2、Megawin 單晶片 ──────────────────── 7

2.3、Xbee 無線感測模組 ────────────────── 10

2.4、Ebox(SOC-Vortex86) ───────────────── 12

2.5、Visual Basic 6.0 ──────────────────── 14

2.6、Apache (PHP) ──────────────────── 15

三、系統測試與整合 ───────────────────── 18

3.1、Megawin 控制器 ─────────────────── 18

3.2、ZIGBEE 遙控器 ─────────────────── 21

3.3、人機介面監控 ──────────────────── 24

3.4、PHP 監控網頁 ──────────────────── 29

3.5、網站伺服器 ───────────────────── 32

3.6、展示模型屋 ───────────────────── 35

3.7、作品成果 ────────────────────── 36

四、結論 ────────────────────────── 37

五、參考文獻 ──────────────────────── 38

4.1、書籍 ──────────────────────── 38

4.2、網頁 ──────────────────────── 38

六、作者簡介 ──────────────────────── 39

圖目錄圖 1：系統架構圖 ─────────────────────── 2

圖 2：Zigbee 技術的應用範圍 ────────────────── 4

圖 3：Zigbee 技術於居家設備 ────────────────── 4

圖 4：各項無線系統架構比較 ────────────────── 4

圖 5：ZigbeeOSI 協定堆疊(Zigbee protocol Stack) ────────── 5

圖 6：Zigbee 網路拓撲資料來源 ───────────────── 6

圖 7： MG84FL54B 單晶片電路圖 ──────────────── 8

圖 8：Megawin 微控器 ───────────────────── 8

圖 9：MG84FL54B 方塊圖 ─────────────────── 9

圖 10：ISP 軔體更新工具 ──────────────────── 9

圖 11：Digi Xbee 模組 ───────────────────── 11

圖 12：XBee 獨立感測驅動節點 ───────────────── 11

圖 13：SOC-Vortex86 ───────────────────── 12

圖 14：Vortex86DX 與其它系統晶片 ─────────────── 13

圖 15：Ebox(SOC 小電腦) ─────────────────── 13

圖 16：Apache軟體 ────────────────────── 15

圖 17：MEGAWIN 控制器 ─────────────────── 18

圖 18：MEGAWIN 控制器程式流程圖 ────────────── 19

圖 19：Zigbee 遙控器 ───────────────────── 21

圖 20：Zigbee 遙控器程式流程圖 ──────────────── 22

圖 21：人機介面監控系統的首頁 ──────────────── 24

圖 22：人機介面監控系統的操作面 ─────────────── 24

圖 23：人機介面監控系統流程架構圖 ────────────── 25

圖 24：人機介面監控自動排程系統 ─────────────── 25

圖 25：人機介面監控自動排程流程圖 ────────────── 26

圖 26：PHP 監控首頁 ───────────────────── 29

圖 27：PHP 監控網頁 ───────────────────── 29

圖 28：PHP 監控網頁流程圖 ────────────────── 29

圖 29：Dreamweaver(網頁編輯軟體) ─────────────── 30

圖 30：Ebox 網站伺服器+無線寬頻分享器───────────── 32

圖 31：Apache安裝主程式──────────────────── 33

圖 32：展示模型屋電燈全關 ────────────────── 35

圖 33：展示模型屋電燈全開 ────────────────── 35

圖 34：系統整合與作品成果 ────────────────── 36

圖 35：專題組員與指導老師合照 ──────────────── 36

1

一、緒論

1.1、製作動機與目的

近年來由於生活品質的提高，智慧型家庭概念也逐漸成為人們注重

的議題，因此我們就想到要做無線網路智慧居家監控這個題目，讓使用者

可以透過手中的 Zigbee 遙控器或隨時透過手中的 PDA 監控家裡的環境，使

用者也可以直接在 VB 監控系統上預設設備狀況，來達到智慧與自動化功

能。

整合單晶片技術、Zigbee 無線感測網路、建構一個 Web-Base 的網際

網路無線感測監控，因為應用在智慧型家庭自動化上，Ebox 的 SOC 技術當

作系統終端機。系統功能包括:智慧型監控居家房間的照明設備、空調設備

等，以達到居家省能化、省力化等效果，並且能維持良好室內環境。

使用 Web-Base 人機界面執行遠端監控，只要利用網際網路與無線行

動上網裝置,隨時掌握家庭的狀況。

2

1.2、作品構想與系統架構

MEGAWIN 控制器：將控制碼程式寫入 MEGAWIN 單晶片內，在 MEGAWIN

單晶片的 I/O pins 接上繼電器電路，透過 Xbee 模組

可傳送或接收遠端的訊號，並可達到監控設備的功能。

ZIGBEE 遙控器：應用 MEGAWIN 單晶片結合 Xbee 模組，以 4x4 鍵盤輸入

控制碼，並在 LCD 上顯示要傳輸的功能碼，與 MEGAWIN

控制器透過 Xbee 模組做無線訊號傳輸。

人機介面監控：VB監控系統灌入內PC主機在連結Xbee模組，

並可直接監控 MEGAWIN 控制器。

PHP 監控程式：把 PHP 網站以 apache 軟體架設在 EBOX 小電腦內，連上

網際網路，可以透過網際網路監控系統的狀況。

圖 1:系統架構圖

ZIGBEE 無線網路

網際網路

MEGAWIN 控制器 1 MEGAWIN 控制器 2

ZIGBEE 遙控器

人機介面監控

Apache Web

Server

PHP監控程式

EBOX(SOC)

遠端監控電腦

PDA MySQL

資料庫

3

二、軟硬體工具與原理簡介

2.1、無線感測網路(ZigBee)

ZigBee 是一種開放式的基於 IEEE 802.15.4 協定的無線個人網路

(Wireless Personal Area Networks) 標準。IEEE 802.15.4 定義了物理層和媒

體接入控制層，而 ZigBee 則定義了更高層如網路層及應用層等。

ZigBee/IEEE 802.15.4 主要應用於需要較低的資料傳輸率的領域，相比於其

他的無線通信技術，ZigBee 聯盟成立於 2002 年，在不同區域有不同的定義

的頻段(全球 2.4GHz、美國 915MHz、歐洲 868MH)， ZigBee/IEEE 802.15.4

有以下一些優勢：

· 低功耗 · 價格低廉

· 靈活，可靠並具備自癒功能 · 支持大量節點

· 配置快速便捷 · 使用安全

· 可以全球使用 · 產品相互相容

· 生產商互相獨立

ZigBee，這個名字來源於蜂群使用的賴以生存和發展的通信方式：蜜

蜂通過跳 ZigZag 形狀的舞蹈來分享新發現的食物源的位置，距離和方向

等資訊。

4

圖 2：Zigbee 技術的應用範圍(資料來源：zigbee.org)

圖 3：Zigbee技術於居家設備

圖 4：各項無線系統架構比較

5

圖 5：ZigbeeOSI 協定堆疊(Zigbee protocol Stack)資料來源：zigbee.org

ZigBee 標準主要是 IEEE 802.15.4 與 ZigBee Alliance 這二個組織，分

別制定硬體與軟體標準。在實體層(PHY)、媒體儲存控制層(MAC)、資料鏈

結層(Data Link)等發展由 IEEE 主導，而 ZigBee Alliance 負責制定邏輯網路、

資料傳輸加密機制、應用介面規範及各系統產品之間互通規範。

ZigBee 可使用的頻段，分別是 2.4GHz 的 ISM 頻段、915MHz 頻段以

及 868MHz 頻段，而不同頻段可使用的通道分別是 16、10、1 個。ZigBee

的傳輸速率介於 20kbps - 250kbps 之間，依使用頻段不同而有所差異，並隨

著傳輸距離的延長而減慢，不過藉著提高發射功率，還是可以提高傳輸速

率。

6

圖 6：Zigbee 網路拓撲資料來源/zigbee.org

ZigBee 一共支援三種不同的網路拓撲結構，分別是星形，樹形和網

狀結構。每種結構都有其自身的優點並能應用到不同的方案中。星形結構

是最常用和最簡單的，它是由若干節點連接到一個中心節點。網狀結構能

夠提供更高程度的可靠性。它由許多各種各樣的節點組成複雜的網狀結

構，節點間可以互相通信，資訊可以通過不同的路徑達到指定節點，當某

條路徑被干擾時，資訊還可以通過其他可用的路徑進行傳輸。樹形結構從

本質上來說是星形結構和網狀結構的一種結合。

7

2.2、Megawin 單晶片

MG84FL54B是基於高級嵌入Flash工藝的增強性單晶片式 8位元微處

理器。指令集與 8051 完全相容。藉由增強性內核，使其完成一條指令只需

要 1-7 個時鐘週期。相比與需要 12-48 個時鐘週期才能完成一條指令的傳統

8051 單晶片，它有著較高的性能。因此，在與 8051 具有相同的處理能力的

情況下，系統頻率可以更低,從而能大大降低系統功耗。

MG84FL54B 擁有 16KB 可並行編程(通過統用編程器)和 ISP 編程(通

過 USB DFU)的 Flash 存儲器。ISP 功能可以讓產品在不需要取下微控制器

的情況下更新程式。固件更新功能大大擴展了它的應用領域。另外一個很

有用的功能是在應用編程(IAP)，它使設備可以利用 Flash 存儲器保存非易

失性數據。

MG84FL54B 除了 256 字節的 RAM 外，還在片內擴展了 576 字節的

外部存儲器(XRAM)。具有 4 個 8 位元 I/O 端口和 1 個 4 位元 I/O 端口，3

個 16 位元定時/計數器，多個中斷源兩級優先級的中斷結構，,一個增強型

UART 接口，更多新增的功能例如 KBI、SPI、TWSI 總線和 USB1.1 使它成

為適合廣泛應用領域的強大微控制器。

(資料來源： Megawin Technology Co.)

8

圖 7：MG84FL54B 單晶片電路圖

圖 8：Megawin 微控器(MG84FL54B 單晶片)

9

1T 8051 USB / 鍵盤控制 / 串列通訊 / 輸入輸出

圖 9：MG84FL54B 方塊圖(資料來源：Megawin (笙泉) )

圖 10：ISP軔體更新工具(工具\USB_FirmwareTools.exe)

1T 8051

On-chip

RAM

On-chip ROM for program code

5 I/O Ports

Timer 0/1/2

Serial

Port

Interrupt

Control

External interrupts

Timer /

Counter

Key-Pad

Control

GPIO

USB

Full Speed

10

2.3、Xbee 無線感測模組

XBee 是由 DIGI 公司以 ZIGBEE 規範所設計的產品其提供 9 個 DIO

與 6 個 ADC 的接腳，以及多種 AT Command 方便讓使用者運用。XBee 模

組只需極低的功耗，XBee 模組發送電流為 45 毫安，XBee-PRO 模組為 215

毫安。可以使產品更加降低功耗。在室內/城市範圍可高達 100 英尺(30 米)

傳輸距離，而在室外可視距離可高達 300 英尺(100 米)傳輸範圍，關電源睡

眠電流< 10 微安，其工作頻率於 2.4 GHz，RF 資料傳輸率為 250,000 bps。

這種耐用的無線電池感測器，可輕易地連接於嵌入式網路應用程式或

ZigBee 網路中。透過整合型的 XBee 感測器，客戶可以從 ZigBee 網路多節

點中方便地收集即時數據。此外，對於自動作業編程、安全、能源管理、

食物管理、貨物運輸/交通工具的監控等應用，XBee 感測器可提供一個理想

的選擇。

XBee 感測器是透過一個 ZigBee 網路，它們可以容易地與 Digi 嵌入式

網路家用閘道器、配接器和模組相連接以監控溫度和光度的組合或溫度、

濕度和光度的組合。這種感測器現在已經投入使用。

(資料來源：DIGI International)

http://www.eettaiwan.com/ART_8800407004_675327_NT_d8837d2f.HTM

11

圖 11：Digi Xbee 模組

圖 12：XBee 獨立感測驅動節點

Pin 1 : VCC(3.3)

Pin 2 : TXD(輸出)

Pin 3 : RXD(輸入)

Pin 10 : GND

Pin 11、15、16、17、18、19、20:分別可設定為 DIO/ADC接腳

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2.4、Ebox（SOC-Vortex86）

圖 13：SOC-Vortex86

Vortex86 是系統基於一個 x86相容的核心，為 1 合 4 的 SoC，它將嵌

入到單一 27 × 27 BGA 包並節省空間，降低了成本，減少能源消耗的所有

主要的元件。

Vortex86 內置最新設計概念，如容錯(Redundancy)功能、MTBF 計數

線路、JTAG 偵錯線路，並可支持寬溫-40℃~85℃工作。還有無風扇設計，

以滿足新世代計算器產品設計需求。

Vortex86特性和優點：所有功能於一身的 x86架構，在一個單芯片封

裝。平均無故障時間 MTBF計數器和硬件冗餘，以支持關鍵任務應用。國際

標準化組織對芯片的生產跟蹤。

Vortex86DX 的 SoC 提供了理想的硬體平台設計及新一代工業單板計

算機和嵌入式控制器的工業自動化，醫療，汽車，公用儀表，防火牆路由

器，安全訪問，智能 RFID 讀寫器，家庭與樓孙自動化，和其他嵌入式應用。

13

圖 14：Vortex86DX 與其它系統晶片

支援 Microsoft 平臺：Windows Embedded CE、Windows XP 嵌入

Windows Embedded for 服務點的、Windows Embedded 企業。內置 BIOS：

國際標準組織的晶片、MTBF。作業系統：DOS、Windows CE 5 / 6 / 7、

Windows XP/XPe、QNX 6.3.2、Linux 2.4 / 2.6、Debian 4、Ubuntu 8.04、

FreeBSD。

圖 15：Ebox(SOC 小電腦)

Ebox 是具備綠色節能概念的超迷你環保電腦 eBox-3300 10 瓦電腦，

具有多項環保特點：小巧體積、高效能、低耗電、無風扇等，並採用最新

MSTI PDX-600 低耗電處理器，同時可支持 Windows 系列與 Linux 系列的

操作系統。其介面為：CF/MicroSD 槽孔(可安裝作業系統於記憶卡內)、1

個 UltraDMA 44p IDE 介面(可接 2.5 硬碟)、3 個 USB 2.0、1 個內建網路卡

(RJ45)、內建 VGA 顯示卡，其輸入功率只需+5V @ 2A。

14

2.5、Visual Basic 6.0

Visual 視覺化

建立圖形使用者介面時,不必撰寫程式來描述介面的外觀和配置,只需

使用工具箱的工具，可以直覺式設計，在設計的階段就可以看出執行時的

結果，讓設計者能簡單設計使用。

Basic：以傳統的 BASIC 語言為基礎,減少學習與開發的時程。

Visual Basic 具備設計視窗式的應用程式、視覺化的設計環境、

承襲 QBasic 的程式語法、物件導向的程式設計、提供快速的應用程式發

展工具。

Visual Basic 可應用在: 視窗式應用程式、資料庫系統、多媒體應用程

式、動態網頁設計(ASP)、Internet 應用程式、Active X 元件開發、Dll 動

態連結程式庫、VBA(Visual basic for application)。

Visual Basic 的版本分為普及版(具備基本的相關功能)、專業版(開發

Active X 元件、資料庫程式、ODBC 與主從架構應用程式、網頁製作)、企

業版(遠端存取物件、分散式應用程式開發、視覺化模組工具、應用程式效

能瀏覽器)。一般我們常使用專業版來進行程式設計。

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2.6、Apache ( PHP )

Apache 是世界使用排名第一的 Web 伺服器軟體。它可以運行在幾乎

所有廣泛使用的電腦平臺上。Apache 的特點是簡單、速度快、性能穩定，

並可做代理伺服器來使用。

本來它只用於小型或試驗 Internet 網路，後來逐步擴充到各種 Unix 系統中，

尤其對 Linux 的支援相當完美。Apache 有多種產品，可以支援 SSL 技術，

支援多個虛擬主機。Apache 是以進程為基礎的結構，進程要比線程消耗更

多的系統開支，不太適合於多處理器環境，因此，在一個 Apache Web 站點

擴充時，通常是增加伺服器或擴充群集節點而不是增加處理器。到目前為

止 Apache 仍然是世界上用的最多的 Web 伺服器，市場佔有率達 60%左右。

世界上很多著名的網站如 Amazon.com、Yahoo!、W3 Consortium、Financial

Times 等都是 Apache 的產物，它的成功之處主要在於它的原始碼開放、有

一支開放的開發隊伍、支援跨平臺的

應用（可以運行在幾乎所有的 Unix、

Windows、Linux 系統平臺上）以及它

的可攜性等方面。

圖 16：Apache軟體

16

Apache web 伺服器軟體具備的特性為支援最新的 HTTP/1.1 通信協

定、擁有簡單而強有力的基於檔的配置過程、支援通用閘道介面、支援基

於 IP 和基於功能變數名稱的虛擬主機、支援多種方式的 HTTP 認證、集成

Perl 處理模組、集成代理伺服器模組、支援即時監視伺服器狀態和定制伺服

器日誌、支援伺服器端包含指令(SSI)、支持安全 Socket 層(SSL)、提供用戶

會話過程的跟蹤、支持 FastCGI、通過第三方模組可以支援 Java Servlets。

PHP（―PHP: Hypertext Preprocessor‖，超文本預處理器的字母縮寫）是一種

被廣泛應用的開放源代碼的多用途腳本語言，它可嵌入到 HTML 中，尤其

適合 WEB 開發。使用 PHP 的一大好處是它對於初學者來說非常的簡

單，同時也給專業的程式師提供了各種高級的特性。當看到 PHP 長長的特

性列表時，可以很快的入門，只需幾個小時就可以自己寫一些簡單的腳本。

PHP 主要是用於服務端的腳本程序，可以用 PHP 來完成任何其它的 CGI

程序能夠完成的工作，例如收集表單數據，生成動態網頁，或者發送/接收

Cookies。但 PHP 的功能遠不侷限於此。

服務端腳本是 PHP 最傳統也是最主要的目標領域。開展這項工作

需要具備以下三點：PHP 解析器、WEB 伺服器和 WEB 瀏覽器。您需要

在運行 WEB 伺服器時，安裝並配置 PHP，然後，可以用 WEB 瀏覽器來

訪問 PHP 程式的輸出，即瀏覽服務端的 PHP 頁面。

17

命令行腳本可以編寫一段 PHP 腳本，並且不需要任何伺服器或者瀏

覽器來運行它。通過這種方式，只需要 PHP 解析器來執行。這種用法對於

依賴 cron（Unix 或者 Linux 環境）或者 Task Scheduler（Windows 環境）

的日常運行的腳本來說是理想的選擇。這些腳本也可用來處理簡單的文本。

PHP 能夠用在所有的主流作業系統上，包括 Linux、Unix 的各種變

種（包括 HP-UX、Solaris 和 OpenBSD）、Microsoft Windows、Mac OS X、

RISC OS 等。目前 PHP 已經支持了大多數的 WEB 伺服器，包括 Apache、

Microsoft Internet Information Server（IIS）、Personal Web Server（PWS）、

Netscape 以及 iPlant server、Oreilly Website Pro Server、Caudium、Xitami

等。對於大多數的伺服器，PHP 提供了一個模組；還有一些 PHP 支援 CGI

標準，使得 PHP 能夠作為 CGI 處理器來工作。

PHP 可以自由地選擇作業系統和 WEB 伺服器。同時還可以在開發時

選擇使用面對過程和面對物件，或者兩者混和的方式來開發。使用 PHP 並

不侷限於輸出 HTML。PHP 還能被用來動態輸出圖像、PDF 檔甚至 Flash

動畫（使用 libswf 和 Ming）。還能夠非常簡便的輸出文本，例如 XHTML

以及任何其他形式的 XML 檔。PHP 能夠自動生成這些檔，在服務端開闢

出一塊動態內容的緩存，可以直接把它們列印出來，或者將它們存儲到檔

系統中。PHP 最強大最顯著的特性之一，是它支援很大範圍的資料庫。

18

三、系統測試與整合

3.1、MEGAWIN 控制器

選用 MEGAWIN 之 MG84FL54B 單晶片，在單晶片的 Port0 和 Port1

端接上繼電器，當作一般的開關器，就可以連接模型屋的家電裝置，執行

家電監控。Port3.0 和 Port3.1 分別接上 Xbee 的 RX、TX 腳，就可以透過無

線串列通訊進行傳輸和接收數據。在 MEGAWIN 控制器上有加裝光感應

器，可以直接感測白天或晚上進行燈光的控制。

以keil C軟體進行C語言程式撰寫，在程式內容設定每個Port0和Port1

bits 的功能編碼，單晶片會等待遠端傳來的訊號，進行核對數據後再執行繼

電器的控制。

圖 17：MEGAWIN 控制器

光感測電路 Megawin單晶片

Xbee

無線感測模組

繼電器電路

19

圖 18：MEGAWIN 控制器程式流程圖

初始化

接收

判斷字串

驅動 RELAY

開啟裝置

是

否

XBee

模組

Megawin

單晶片

模組

RELAY

控制板

(14個控制

relay)

連

接

居

家

裝

置光感測

控制電路

20

Zigbee MG84 控制器控制碼

PO:開啟; FUN BITS

03 01//開啟"客廳燈光 1F" ;//P0.0;

03 02//開啟"客廳燈光 2F" ;//P0.1;

03 04//開啟"客廳空調" ;//P0.2;

03 08//開啟"廚房燈光" ;//P0.3;

03 16//開啟"廚房空調" ;//P0.4;

03 32//開啟"書房燈光" ;//P0.5;

03 64//開啟"書房空調" ;//P0.6;

P0:關閉; FUN BITS

04 01//關閉"客廳燈光 1F"

04 02//關閉"客廳燈光 2F"

04 04//關閉"客廳空調"

04 08//關閉"廚房燈光"

04 16//關閉"廚房空調"

04 32//關閉"書房燈光"

04 64//關閉"書房空調"

P1:開啟;

FUN BITS

05 01//開啟"主臥房燈光" ;//P1.0;

05 02//開啟"主臥房空調" ;//P1.1;

05 04//開啟"臥室燈光 1" ;//P1.2;

05 08//開啟"臥室燈光 2" ;//P1.3;

05 16//開啟"臥室空調" ;//P1.4;

05 32//開啟"ZIGBEE 插座 1" ;//P1.5;

05 64//開啟"ZIGBEE 插座 2" ;//P1.6;

P1:關閉;

FUN BITS

06 01//關閉"主臥房燈光"

06 02//關閉"主臥房空調"

06 04//關閉"臥室燈光 1"

06 08//關閉"臥室燈光 2"

06 16//關閉"臥室空調"

06 32//關閉"ZIGBEE 插座 1"

06 64//關閉"ZIGBEE 插座 2"

P0,P1 全開; FUN BITS

07 00

P0,P1 全關;

FUN BITS

08 00

21

3.2、ZIGBEE 遙控器

選用 MEGAWIN 之 MG84FL54B 單晶片，在單晶片的 Port0 接上 4x4

鍵盤、Port1 接上 LED、Port2 接上 LCD 顯示器，Port3.0 和 Port3.1 分別接

上 Xbee 的 RX、TX 腳，就可以輕易透過無線串列通訊進行傳輸和接收數據，

ZIGBEE 遙控器也可以同時遙控幾個 ZIGBEE 裝置。

以 keil C 軟體進行 C 語言程式撰寫，在程式內容設定每個裝置的功能

編碼，當 4x4 鍵盤按下時，LED 會顯示按鍵狀況，在 LCD 顯示器上會顯示

所輸入的功能碼，同時功能碼就從 MG84FL54B 單晶片透過 Xbee 模組傳送

出去。

圖 19：Zigbee 遙控器

Xbee

無線感測模組

LCD顯示器

Megawin單晶片

4x4鍵盤

22

圖 20：Zigbee 遙控器程式流程圖

初始化

4x4鍵盤輸入

LCD顯示

輸入功能碼

Zigbee

傳輸字串

XBee

模組

Megawin

單晶片

模組

4X4鍵盤

輸入功能碼

LCD顯示器

(顯示功能碼)

23

Zigbee 遙控器控制碼

PO:開啟; FUN BITS

A 1//開啟"客廳燈光 1F" ;//P0.0;

A 2//開啟"客廳燈光 2F" ;//P0.1;

A 3//開啟"客廳空調" ;//P0.2;

A 4//開啟"廚房燈光" ;//P0.3;

A 5//開啟"廚房空調" ;//P0.4;

A 6//開啟"書房燈光" ;//P0.5;

A 7//開啟"書房空調" ;//P0.6;

P0:關閉; FUN BITS

B 1//關閉"客廳燈光 1F"

B 2//關閉"客廳燈光 2F"

B 3//關閉"客廳空調"

B 4//關閉"廚房燈光"

B 5//關閉"廚房空調"

B 6//關閉"書房燈光"

B 7//關閉"書房空調"

P1:開啟;

FUN BITS

C 1//開啟"主臥房燈光" ;//P1.0;

C 2//開啟"主臥房空調" ;//P1.1;

C 3//開啟"臥室燈光 1" ;//P1.2;

C 4//開啟"臥室燈光 2" ;//P1.3;

C 5//開啟"臥室空調" ;//P1.4;

C 6//開啟"ZIGBEE 插座 1" ;//P1.5;

C 7//開啟"ZIGBEE 插座 2" ;//P1.6;

P1:關閉;

FUN BITS

D 1//關閉"主臥房燈光"

D 2//關閉"主臥房空調"

D 3//關閉"臥室燈光 1"

D 4//關閉"臥室燈光 2"

D 5//關閉"臥室空調"

D 6//關閉"ZIGBEE 插座 1"

D 7//關閉"ZIGBEE 插座 2"

P0,P1 全開; FUN BITS

* *

P0,P1 全關;

FUN BITS

# #

24

3.3、人機介面監控

人機介面監控系統的首頁，畫面比起已往的風格更為有質感，運用了

幾個簡單的元件組合而成，也應用了繪圖軟體，為了使畫面看起來更好看，

也讓人能夠簡單操作、使用，故將控制鍵放大許多。

圖 21：為人機介面監控系統的首頁

圖 22：為人機介面監控系統的操作面

25

在圖 22 最上面 Command [客廳、廚房、書房、主臥室、臥室] 用到了 case

架構流程，如下圖:

圖 23：為人機介面監控系統流程架構圖

大多數的 Command 裡幾乎都有矩陣，為了方便編輯也避免程式衝

突，所以用矩陣來編輯。

圖 24：為人機介面監控自動排程系統

狀態 1

狀態 2

狀態 3

狀態 4

END index

Case0

Case1

Case2

Case3

26

自動排程輸入控制列表，右邊有控制板面可以自行輸入時間控制，

分別設定[日期、時、分、秒、控制點]，簡單達到人不在位置上，也能控制

家電的目的，如果設定時間已逾時則會出現 MsgBox ("設定時間已過,無效

設定") ，沒有選擇控接點則 MsgBox ("請先選擇控制點")，當所有流程都

準備就緒時，點選[排入監控]即可依序做您所設定的動作。

圖 25：為人機介面監控自動排程流程圖

此版面運用到了資料庫的撰寫，使用純文字檔記錄微電腦的監控資

料，雖然具有極大的簡便性與流通性，但對於處理大量數據資料的能力。

在 Windows 平台上，Microsoft 提供許多功能強大的資料處理功能，而且可

以整合網際網路功能，進行遠端資料存取與管理等功能。

EOF

過期

開始執行工作

排入時程

END

刪除，執行

下一筆

是否

是

否

27

步驟 1：

建立 Access 資料庫：VB 程式提供許多型式的資料庫檔案。在

MS-Office 就附有 Access。如果沒安裝 Access 也沒關係，VB 內建的[增益

集]就有提供建立 Access 資料庫的功能。

步驟 2：

ADO Data 控制項：ADO(Active Data Object)控制項是 Microsoft 將強

大的低階介面標準 OLE DB 簡化為高階的新型資料庫物件，可以讓程式設

計者使用簡單的 VB 程式，就能存取不同型態的資料來源。取代早期 VB 提

供的 Data 控制項。

步驟 3：

DataGrid 與 ADO 的連接：DataGrid 控制項具有像試算表的資料顯示

架構。通常它與 ADO 控制項結合，讓使用者很容易就能在 VB 程式中編輯

修改 ADO 資料庫的內容。

步驟 4：

ADO 的 Recordset 物件：ADO 依資料的連結、擷取與處理，提供 3

大主要物件：Connection、Command、與 Recordset。前兩項的連結與擷取，

至於 Recordset 是實際要進行資料的處理動作，因此出現在範例程式碼的機

會也最多。

28

VB6.0 的串列通訊控制物件，也是最重要的關鍵，為 RS-232 通訊埠

必頇擁有傳輸板連接 PC 並打好程式，通訊協定鮑率 MSComm1.Settings =

"9600,n,8,1"必頇與接收端相同，透過此通訊協定我們將他用來與

MEGAWIN 相連接，並傳輸資料給主控板。

VB 的串列通訊控制項並非 VB 的基本控制項，因此以[標準執行檔]

方式開啟新專案，在工具箱內看不到這個控制項。使用者必頇選取功能表

[專案]-[設定使用元件]指令，在 [設定使用元件]對話方塊‖點選 ‖Microsoft

Comm Control 6.0‖ 項目，在[工具箱]才會出現一個以電話做為圖示

的‖MSComm 控制項‖。

29

3.4、PHP 監控網頁

圖 26：PHP 監控首頁

使用者登入:利用 Dreamweaver(網頁編輯軟體)編寫使用者登入網頁，

使用者必頇網頁上輸入帳號密碼才能進入監控網頁。

圖 27：PHP 監控網頁圖 28：PHP 監控網頁流程圖

是

否

使用者登入

是否正確?

控制家電

無法登入跳回

使用者登入介

面

進入監控

主畫面

選擇要控制

家電功能

30

PHP 監控網頁:

利用 Dreamweaver(網頁編輯軟體)編寫 PHP 居家監控網頁，把所有要用到的

家電設備主要功能編寫在 PHP 網頁上，裡面包括溫濕度狀態環境控制裝

置，之後再編寫 PHP 和 Megawin 通訊協定之間的 Function Code，編寫完成

再把 PHP 網頁放置到 Apache 網站。

Dreamweaver(網頁編輯軟體)是一種人性化的操作環境與視覺化編輯方

式，即使是初次接觸網頁設計者也能輕鬆上手，你無頇撰寫任何程式碼即

可快速建立網頁。

圖 29：Dreamweaver(網頁編輯軟體)

31

網際網路監控的操作:

1、啟動 Apache 程式,開啟網際網路遠端監控功能。

2、使用可上網個人電腦或 PDA，連接 ZIGBEE 智慧居家監控網站。

3、選擇監看網路狀態。

4、下達指令透過 ZIGBEE 模組控制 MEGAWIN 主控板達到控制家電功能。

32

3.5、網站伺服器

圖 30：Ebox 網站伺服器+無線寬頻分享器

Ebox 安裝 XP 作業系統方法:

1. 頇先準備USB floppy 、USB

Keyboard/Mouse (or PS/2

Keyboard/Mouse) 、USB

CD-ROM、Storage device: CF

Card 2GB (or above) or 2.5‖

Hard Disk. 、Windows XP安裝

光碟。

2. 複製檔案(txtsetup.oem)和檔

案 (windows) 到 floppy。

33

3. 連接上USB floppy and external USB CD-ROM到eBox-3300的USB port。

4. 再執行光碟開機。

5. 等待螢幕出現「load third party SCSI or RAID driver.」，按下F6按鍵。

6. 系統會透過 USB floppy 尋找新的硬體驅動– 「Vortex86DX D1010

ATA/ATAPI Controller」按下 ―Enter‖，再按下 ―F8‖按鍵。

7. 執行 CF 卡或硬碟分割和格式化，就直接可以安裝作業系統。

8. 作業系統安裝完成再安裝 VGA 驅動程式、LAN 驅動程式即可使用。

34

Ebox 安裝 Apache 伺服器軟體:

從 Apache 網站(http://www.apachefriends.org/zh_tw/xampp-windows.html)

下載 Apache 安裝主程式，安裝成功會出現以下網頁。

圖 31：Apache 安裝主程式

Ebox 與 Xbee 連結：

PHP網頁要做 RS232通訊時必頇透過 Apache的 dio.dll來做通訊，

當 Apache 灌在 Ebox 平台內時，dio.dll會被關閉。

因此需在 php.ini檔內加入 extension=php_dio.dll 即可。

(**檔案位子在 C:\xampp\php\php.ini)

http://linux.vbird.org/linux_server/0360apache.php#www_advhttp://www.apachefriends.org/zh_tw/xampp-windows.html

35

3.6、展示模型屋

圖 32：展示模型屋電燈全關

圖 33：展示模型屋電燈全開

Megawin控制板

Zigbee 插座

Zigbee 遙控器

模型屋

36

3.7、作品成果展

圖 34：作品成果展

圖 35：專題組員與指導老師合照

37

四、結論

本作品主要是運用 XBee無線感測模組搭配 MEGAWIN之 MG84FL54B單

晶片，來建構一個 Zigbee網路的，應用在一套智慧居家監控系統內。

製作 Zigbee網路的 Megawin控制器，讓使用者可以利用 Megawin控

制器監控居家各種裝置。安裝方法也簡單化了，有了 Zigbee無線網路也可

減少複雜的系統配線。

結合 Web-Base來實現 Zigbee網路與 Internet網連結，實現無阻礙

通訊。就算人不在家也可以隨時監控居家的裝置。

VB的人機介面更讓使用者操作起來更簡單，並加入智慧控制利用資料

庫與排程的方式，建構一套能夠依照使用者需求與設定來進行監控管制的

系統。

38

五、參考文獻 4.1、書籍: 1. 8051 單晶片實作(附光碟) : 使用 C 語言

林振漢著 / 2005 / 博碩文化

2. 單晶片微電腦 8051/8951 原理與應用 : C 語言

蔡朝洋, 蔡承佑編著 / 2008 / 全華

3. Visual BASIC 6.0 入門與應用

許慶芳,許峻銘,許怡真編著 / 2004 / 文魁資訊

4. Visual Basic 與 RS-232 串列通訊控制

范逸之編著 / 1999 / 文魁資訊

5. Dream Weaver 3 : 網頁設計逍遙遊

黃啟銘編著 / 2000 / 第三波

6. Apache 網頁伺服器管理與應用

Charles Aulds 著 ; 馬樹奇,金燕譯 / 2002 / 五南

4.2、網頁: 1. 介面電路原理與應用:

http://jade.ee.hit.edu.tw/jadeweb/eclass/Interface/Interface.html

2. Vortex86DX(Soc)介紹:

http://www.vortex86dx.com/?page_id=197

3. ebox(Soc 電腦)介紹:

http://www.compactpc.com.tw/ebox-3300.htm

4. megawin 晶片介紹:

http://www.megawin.com.tw/UploadFiles/MG84FL54B_A2.pdf

5. XBee 模組介紹:

http://www.digi.com/products/wireless/zigbee-mesh/xbee-zb-module.jsp

6. ZIGBEE 介紹與應用:

http://www.zigbee.org/

7. Apache 使用說明:

http://www.apachefriends.org/zh_tw/xampp-windows.html

39

六、作者簡介來了台灣讀書不知不覺就快畢業了，回想三年級的時候，開始要想

專題了，就和班上的兩個同學組了一組，當時看到本系的老師帶學生做的

專題，大部分都是做太陽能研究，要不然就是材料研究，我們就對這些比

較沒有興趣，我們比較想做有關自動控制這方面的東西，可是那些只有電

機系的老師有在做。後來聽電機系的同學說林振漢老師有做無線控制方面

的研究，就非常感興趣和同學一同去找林振漢老師，當時老師已經收了三

組專題學生，不過後來老師還是收了我們這組。

剛開始發現我什麼都不會，VB 不懂得怎麼用，C 語言更不用說，這

些東西高職從來沒學過也沒碰過。老師說做每件都會起頭難，這句話說得

沒錯。當時老師就拿了一塊 MEGAWIN 的板子給我們玩，要用 C 語言寫程

式，這次難倒我們了，我們就去圖書館找書，可是有些還是看不懂，最後

還是去向老師請教。後來老師就拿 Xbee 感測器給我們，要我們結合

MEGAWIN 單晶片做無線傳輸控制，慢慢的就越玩越上手了，再來老師就

給我們一台 SOC Ebox 小電腦，要在小電腦裡灌入 XP 作業系統，當時還遇

到大問題，居然需要 USB 的軟碟機，不知道要去那裡找，沒有那種東西就

沒辦法灌作業系統，問了很多人都沒有那種東西，後來還好有個朋友剛好

有就借到了，完成了 XP 作業系統安裝。老師就我們去測試灌 linux 作業系

統，一直遇到問題最後放棄了，灌回原來的 XP 作業系統。

40

接下來我們這組專題的旅程正式開始，我們的題目就訂為 ZIGBEE

網路智慧居家監控，三個人就分工執行工作，一個負責 VB 設計，另一個就

負責 Web Base PHP 設計，我就負責 Megawin 單晶片程式和硬體。在當中我

們這組遇到的問題非常多，Megawin 單晶片的串列通訊問題、Xbee 模組字

串傳輸問題、VB 操作面狀態改變問題、Apache 灌入 EBOX 找不到 DIO 問

題、PHP 傳輸字串問題等等問題。我們就一直去找老師討論，老師真的好

強，我們想了幾天的程式，老師花不到半小時就幫我們寫出來了，真好佩

服老師，不過當中我們學到不少東西。剩下的就是展示用的模型屋，要在

模型屋裡進行配線安裝小電燈泡和小風扇，要讓它看起來比較逼真。

由於這次我們電子系的專題成果展要提早一個月辦，對我們來說算

是蠻趕的。而本來要在系統加上溫度感測模組，也因為時間的關係而減掉

這個功能。看到我們的專題完成了，雖然不是很有創意的題目，心裡也有

小小的成就感，其實結果並不是最重要的，重要的是過程中有沒有學習到

的東西，還有組員之間的團結精神才是最可貴的。感謝林振漢老師的細心

指導，老師也給我們不少方向讓我們從完全不懂的，到現在我們學習到很

多東西，在專題中可說是收穫不少，也算是大學四年裡得到最好的經驗。

希望所學到的東西和技術在畢業後有機會用得到，再回饋貢獻給社會造福

人群。(四子四甲沈的葳 BQ95056)

41

在大三下時專題分組完後，跟大家討論完後決定追隨電機系的林振

漢老師開始我們的專題研究旅程，剛開始找老師，老師用最簡單的方式引

導大家，也帶所有他的專題學生到電腦教室去聽學長正在研究什麼，報告

裡的內容有哪些東西可以研究，提出了一大堆東西來，剛開始我們選擇了

HT46 是一塊實驗板而且它還有比賽在不停的摸索當中，我們學會了他的燒

錄方式，也玩過了許多的範例程式。

每次在去找老師都沒有方向性，老師也跟我們說有很多玩法，在這

之後老師便給我們一塊 MEGAWIN 的板子，叫我們好好的去研究一番，並

給我們一些範例程式，要我們自己回去試，之後又加了一個 Zigbee 要我們

玩通訊協定，我們便開始去找 MEGAWIN 與 Zigbee 的 Datasheet 來研究傳

送與接收腳位，從 Zigbee 接腳拉出 4 隻腳位連接 MEGAWIN 並看 Datasheet

裡的 UART 和 BD (Interface Data Rate) Command 者裡面的 BD 要一樣頻道，

如果沒有則不能傳接收，我們試出來之後，老師便開始加一些新的 ideal，

由於之前有學長做過餐廳點菜和智慧住宅為例，我便開始著手 VB 想說我們

來做個家電控制系統，剛開始用 VB 時都不是很熟而且邏輯也很差，預覽了

許多智慧家電的網路後，開始覺得自己的介面怎麼灰灰的，並開始尋找圖

片製造的軟體來修改讓他看起來更有質感，改到現在雖然 Command 不能變

圖形但是圖形看起來也很人性化；在 Command 上浪費了不少時間，剛開始

42

用 IF 寫迴圈以為很快就能解決，結果越寫越多導致出現很多衍生問題，自

己要看懂也很難，便一直去問老師尋求答案，老師也不厭其煩的教我，最

後用了 index(矩陣)解決了我的所有困擾，但是我以為可以一直用同一個儲

存狀態，但是 index 不能一直呼叫也不能重複存取，還弄出了個雙重矩陣問

題一大堆最後跑去問老師，老師便說不能這樣寫，這樣寫你需要跑回去找

所有程式的路線，而且也有重疊、才會有重複的問題出現，並在老師的建

議下分開所有的矩陣並分別儲存也解決了我所有的問題。

最後變開始用最重要的連接部份(RS-232)，我們只會單一筆資料傳輸

而且還會覆蓋掉前一筆資料，之後問老師，老師便教我一次並舉例給我看，

我回去是還是問題一堆，在這打轉了許久，最後再去找老師也終於把通訊

方面給解決了，老師也叫我再增加一個資料庫，我也拿著老師給我的範例

程式開始試，並且開始更深入的研究，並且思考了很久也是了很多次，一

開始出現很多問題，也在那邊自己苦惱很久，也有稍微問了一下老師，之

後自己便拼拼湊湊的改來改去，最後也終於完成了。

跟著老師這麼久覺得 VB 有進步很多，邏輯思考能力也有變強，很多小細節

的東西都在範例程式裡幾乎都有，但是就看你想不想讓他看起來更美好，

花的時間一定要很多，但是學到比較重要，老師常說:要做你自己來找我，

我不會去找你，我喜歡有問題而且主動的學生。這句話也多少影響了我，

43

因為積極點真的會對自己比較好。(四子四甲雷雙瑜 BQ95049)

44

因大學四年級畢業要做專題的關係，而做了這個專題，第一次接觸到

專題，發現專題跟我們上課的類型不大相同，做這個專題真的讓我學習到

好多，也讓我多了一個很好的經驗，這次的專題我找了班上兩個同學跟我

一起參與，也找了電機系的林振漢老師當我們的專題老師。

記得一開始做的時候沒有說很順利，問題一大堆，題目沒有方向，不知如

何下手，於是老師就開始丟了很多東西給我們試要我們從中去發現適合我

們的題目，也聽了很多有關學長歷屆的作品，但我們一直都沒興趣，直到

後來老師丟了個有趣的東西給我們 EBOX(SOC)它是一台小電腦，可以隨身

攜帶，很方便，於是我們就拿它來應用在我們的題目上，我們的題目是

ZIGBEE 網路智慧居家監控，一開始我對編寫網頁有著濃厚的興趣，於是我

在小組裡面負責的部分就是 WEB-BASE 的網頁編寫，要學著如何架設伺服

器，利用 Dreamweaver 撰寫 PHP 網頁，在當中也碰到了很多問題，如原本

題目一開始要利用觸控螢幕當媒介，不過後來因為經費的問題而作罷，

Apache 裡的 Dio 開啟，還有 PHP 跟 Megawin 之間連結的通訊協定，但到

後來我才發現這些問題都不難解決，觸控螢幕我們自己做了搖控器代替，

Dio 的問題是因他在 PHP 裡沒有顯示，所以我們要輸入指令讓他可以顯現，

而 PHP 跟 Megawin 之間的通訊協定則是要了解他程式的架構，而剩下的就

是要結合全部，做一個系統的整合，於是我們找了展示用的模型屋，裡面

45

就安裝一些我們日常生活要用的設備燈泡、電扇等。

就像老師所說的要真的花時間下去做，用心下去做才能找到解決問題

的方法。而老師也說了一句影響我甚深的一句話『我們是來學東西的，不

是學皮毛，而是學專精！』這句話真的震撼我很大，我很高興有這次的專

題製作，著實讓我學到不少的東西，包括彙整資料相關的專業知識還有解

決問題的方法，由於這次專題時間緊迫的關係專題如期能完成都要感謝老

師的耐心教導，還有感謝我兩個組員的責任心和參與感，真的讓我收穫良

多，也趁畢業之際給我了一個很好的經驗。 (四子四甲張桂豪 BQ95052)

修平技術學院

電

子

工

程

系

98

實務專題報告書—

ZIG

BE

E

網路智慧居家監控

指導老師：林振漢

學生：沈的葳、雷雙瑜、張桂豪

實務專題報告書 -...

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