基于zigbee智能家居控制系统的设计2
ZigBee技术下的智能家居系统设计
ZigBee技术下的智能家居系统设计
ZigBee技术下的智能家居系统设计
1. 引言
随着科技的不断发展和智能化的进程,智能家居系统日益受到人们的关注和喜爱。智能家居系统通过将各种设备和家居用品互联,实现了家居智能化控制和管理,提供了更加便捷、舒适、安全和节能的居住环境。
在智能家居系统中,通信技术是核心和关键要素之一。ZigBee技术作为一种低功耗、近场通信的无线传输技术,越来越受到智能家居系统设计和应用的青睐。本文将以ZigBee 技术为基础,探讨智能家居系统的设计原理和相关应用,为智能家居系统的发展和推广提供参考。
2. ZigBee技术的基本原理
ZigBee技术是一种基于IEEE 802.15.4标准的无线通信技术,适用于低功耗、低数据率、近距离通信的场景。它采用了低复杂度、低功耗的通信方式,可以应用于智能家居系统中的各种设备和传感器。
ZigBee技术的核心是无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)。在智能家居系统中,各种设备和传感器通过无线信道进行通信,并通过协调器进行集中控制和管理。ZigBee技术的网络拓扑结构分为星型、网状和混合结构,其中星型结构适用于智能家居系统中的设备控制,网状结构适用于大规模传感器网络的数据收集和处理。
3. ZigBee智能家居系统的设计原理
(1)传感器节点设计
智能家居系统中的传感器节点负责对家居环境的各种参数
进行感知和采集,并将采集到的数据传输给协调器进行处理。传感器节点的设计包括硬件设计和软件设计两个部分。硬件设计主要包括传感器的选型、接口电路设计和电源管理等方面;软件设计主要包括数据采集算法和通信协议的设计。
基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计—课程设计论文
机器人3课程设计(论文)
题目:基于Zigbee技术的智
能家居控制系统设计
基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计
摘要
随着生活质量的日益改善和生活节奏的不断加快,人们的工作、生活日益信息化。信息化社会改变了人们的生活方式与工作习惯,使得家居系统的智能化成为一种消费需求,智能家居系统越来越被重视。因此,将家庭中各种通信设备、家用电器和家庭安保装置通过家居控制系统进行整合,并进行远程控制和管理,已经成为近年来一个热门研究课题。
关键词: Zigbee ;Z-Stack;CC2530芯片;智能家居
The Design of Smart Home Control System Based on ZigBee Technology Technology
ABSTRACT
With the development of the science and economy,people’s living standard improves enormously.People may pay more and more attention to their living environment.
Information society has changed people’S lifestyle and work habits to make
intelligent home system a consumer demand.Intelligent home system catches more
and more people’S attention.Therefore
基于ZigBee技术的智能家居系统的设计
基于ZigBee技术的智能家居系统的设计
一、本文概述
随着科技的飞速发展和人们生活品质的提高,智能家居系统已经成为现代家居生活的重要组成部分。其中,ZigBee技术作为一种低
功耗、低成本、低数据速率的无线通信技术,在智能家居领域得到了广泛应用。本文旨在探讨基于ZigBee技术的智能家居系统的设计,
包括其基本原理、系统架构、功能模块、硬件选择以及软件设计等方面。通过深入研究和分析,我们将提供一种高效、稳定、可靠的智能家居系统设计方案,以满足用户对智能家居的需求,提升生活品质。
本文将首先介绍ZigBee技术的基本原理和特点,阐述其在智能
家居系统中的应用优势。接着,我们将详细介绍基于ZigBee技术的
智能家居系统的整体架构,包括各个功能模块的作用和相互之间的通信机制。在此基础上,我们将重点讨论系统的硬件选择和软件设计,包括传感器节点的设计、网络通信协议的实现以及用户界面的开发等。我们将对系统进行测试和评估,以验证其性能和稳定性。
通过本文的研究和讨论,我们期望能够为智能家居系统的设计提供有益的参考和指导,推动智能家居技术的进一步发展。我们也希望能够激发更多人对智能家居领域的兴趣和热情,共同推动智能家居产业的繁荣和发展。
二、ZigBee技术原理及其应用
ZigBee技术是一种基于IEEE 4无线标准的低功耗局域网协议,专为低数据速率、低功耗和低成本的应用场景设计。它采用星型、树型或网状拓扑结构,具有自组织、自愈合的特点,能够在设备之间实现可靠的数据传输。ZigBee技术的主要特点包括低功耗、低成本、低数据速率、高可靠性、高安全性和良好的网络扩展性。
无线智能家居控制系统的设计
无线智能家居控制系统的设计
1. 本文概述
随着科技的飞速发展,智能家居系统已经成为现代生活的重要组成部分。无线智能家居控制系统作为智能家居领域的一个重要分支,以其便捷性、灵活性和高效性受到了广泛关注。本文旨在探讨无线智能家居控制系统的设计理念、关键技术以及实际应用,以期为智能家居行业的发展提供有益的参考和指导。
本文首先对无线智能家居控制系统的背景和意义进行介绍,阐述其在现代生活中的重要地位。接着,对系统的设计原则和目标进行详细说明,以确保设计出的系统能够满足用户需求并具有良好的性能。随后,本文将深入探讨无线智能家居控制系统的关键技术,包括无线通信技术、传感器技术、数据处理技术等,并对这些技术的原理和应用进行详细分析。
在理论分析的基础上,本文还将结合实际案例,介绍无线智能家居控制系统的具体设计和实施过程。通过实际案例分析,本文将展示如何将这些关键技术应用于实际系统中,并解决设计过程中可能遇到的问题。
本文将对无线智能家居控制系统的未来发展进行展望,探讨可能的技术趋势和市场动向,以期为行业内的研究人员和企业提供有价值
的参考。整体而言,本文将全面、系统地介绍无线智能家居控制系统的设计,旨在推动智能家居技术的进步和应用的发展。
2. 无线智能家居控制系统概述
无线智能家居控制系统是一种利用无线通信技术实现家居设备智能化控制和管理的系统。它将传统的家居设备与先进的无线通信技术相结合,通过智能化的控制方式,为用户提供更加便捷、舒适、安全和节能的家居生活体验。
无线智能家居控制系统的核心组成部分包括智能终端、控制模块和云平台。智能终端可以是智能手机、平板电脑等移动设备,也可以是专用的控制面板或智能音箱等。控制模块则是安装在各个家居设备上的控制器,用于接收智能终端的指令并控制家居设备的运行。云平台则是整个系统的中枢,负责处理智能终端发送的指令,并将指令传输给相应的控制模块。
基于 ZigBee 的智能家居系统设计
基于 ZigBee 的智能家居系统设计
随着科技的快速发展,越来越多的人开始关注智能家居系统的设计和实现。而
其中,基于ZigBee 技术的智能家居系统则成为了近年来最具热度的研究方向之一。本文将详细探讨基于 ZigBee 的智能家居系统的设计和实现。
一、ZigBee 技术简介
ZigBee 技术是一种低功耗、近距离、无线通讯技术,它是一种基于 IEEE
802.15.4 标准的无线网协议。ZigBee 技术能够支持多种应用场景,适用于环境监测、医疗保健、智能家居、能源管理等领域。
ZigBee 技术采用了低功耗、低速率的传输方式,具有低成本、低噪声和低干扰的特点。同时,ZigBee 网络结构简单,有很强的自组织能力,能够让各种设备快
速建立通讯。
二、ZigBee 技术在智能家居中的应用
智能家居系统是指通过各种网络技术,将家居中传统的电器设备和其他可编程
设备进行集成,从而达到自动化控制的目的。而 ZigBee 技术在智能家居中的应用
则包括以下几个方面:
1、家庭网络化
ZigBee 技术可以帮助实现家庭网络化。通过 ZigBee 网络,家庭中的各种设备
都可以实现互联,实现智能化自动控制。比如,用户可以通过智能手机控制家中的照明、温度、音乐等设备,从而达到智能控制的目的。
2、安防保护
智能家居系统中的安防保护是智能家居最重要的应用之一。而 ZigBee 技术可
以帮助实现安全保护,可以通过智能传感器实时监控家庭的安全情况,当检测到异常情况时进行即时报警,从而保护家庭安全。
3、娱乐化
智能家居系统中的娱乐化应用也是很重要的。通过 ZigBee 技术,用户可以轻
基于ZigBee技术的智能家居控制系统设计与实现
基于ZigBee技术的智能家居控制系统设计与
实现
随着物联网的发展,智能家居控制系统已经成为人们日常生活中的一个重要应用。ZigBee技术作为物联网通信协议之一,有着物联网中广泛应用的优势。本文将从智能家居控制系统设计的角度出发,介绍基于ZigBee技术的智能家居控制系统的设计与实现。
一、智能家居控制系统的需求分析
智能家居控制系统主要有以下几个需求:
1. 控制家居设备:系统可以实现对家中各种设备的控制,如灯光、电器等。
2. 环境监测:系统可以实现对温度、湿度等环境因素的监测,进而调节合适的温度和湿度,提高生活舒适度。
3. 安全监测:系统可以实现对门窗、摄像头等安全设备的监测。当侵入者来犯时,可以及时发出警报。
4. 远程控制:用户可以通过手机APP等远程控制系统,实现对家居设备的控制和监测。
在需求分析的基础上,我们可以开始对基于ZigBee技术的智能家居控制系统进行设计。
二、智能家居控制系统的软件设计
智能家居控制系统的软件主要包括服务器端和客户端两部分。
1. 服务器端
服务器端主要负责和各种设备的交互,接收设备的数据、发送命令到设备等。
服务器端需要具备以下几个功能:
1)设备控制功能:服务器端需支持对各种设备的控制命令,如控制灯光亮度、控制电器开关等。
2)环境监测功能:服务器端需支持各种环境参数的实时监测,如温湿度、气
体浓度等。
3)安全监测功能:服务器端需支持各种安全设备的状态监测,如门窗、火灾、燃气泄漏等。
4)远程控制功能:服务器端需支持用户通过手机APP等远程控制系统,实现
对家居设备的控制和监测。
基于ZigBee的智能家居系统
基于ZigBee的智能家居系统
摘要:
基于ZigBee的智能家居系统是针对家居高度自动化、智能化的要求提出的一种新的解决方案。主要用ZigBee手持控制器无线采集室内环境参数,远程控制各种家居电器,实现家居控制、参数检测的完全自动化、智能化。设备以C8051F020单片机为控制核心单元,检测湿度,负责驱动电机,处理和传输数据。采用高精度传感器作为湿度检测器件,直流电机等为执行机构,完成环境参数检测,对窗帘、交流电电器等的控制功能。用手持设备通过IP-LINK1270模块串口实现了室内无线通信,可以接收湿度数据,控制简单家居。本系统具有良好的开发和应用前景。
关键词:ZigBee 无线通信湿度检测智能家居
由于生活质量的日益改善,各种家电设备的高度自动化和智能化已经成为一种消费需求,同时科学技术的飞速发展,让这种需求的达到已经不再遥远。新的ZigBee协议在无线传感器网络和各种无线终端控制方面有良好的前景,为传感器网络和控制设备提出了新的方案。基于ZigBee的网络控制系统就可以实现对各种家电设备的控制和调节,只需要对旧式家电(家居)进行改装,或加入必要的驱动电路,便可以实现小信号对交流电器的控制。室内温度、湿度等环境参数直接影响生活质量,同样可以通过ZigBee控制器对室内温度、湿度检测设备进行较远距离的适时采集,然后根据个人意愿对家电(家居)进行不同程度的调节。
我们对实用小功率电扇进行了改装,对窗帘装上直流电机和定滑轮,可以由ZigBee控制器向单片机发送命令对电扇和窗帘的开关程度控制和调节。室内参数检测方面,开发了湿度检测设备,可以有效的反馈实时数据。
基于ZigBee技术的智能家居控制系统设计与实现
基于ZigBee技术的智能家居控制系统设计与实现
基于ZigBee技术的智能家居控制系统设计与实现
近年来,随着物联网和智能家居的兴起,人们对舒适、便利和高效的家居生活的需求不断增加。智能家居控制系统的出现解决了传统家居的不足之处,为人们提供了更加智能化、便捷化和高效化的居住体验。其中,使用ZigBee技术的智能家居控制系统因其低功耗、无线传输和自组织网络等特点,成为业界关注的热点。
本文将介绍基于ZigBee技术的智能家居控制系统的设计与实现思路,并通过一个实例来说明其具体应用。
一、智能家居控制系统的设计思路
智能家居控制系统的设计需考虑到以下几个方面:
1. 系统架构设计:智能家居控制系统包括传感器、控制器、执行器和用户界面等模块。其中,传感器负责采集环境信息,控制器对采集的信息进行处理,执行器根据控制器的指令实施动作,用户界面用于用户与系统的交互。
2. 网络通信设计:ZigBee技术采用无线传输,可以构建自组织网络,为智能家居控制系统提供了灵活、可靠的通信方式。在网关的支持下,可以实现与手机、电视等其他终端设备的互联互通。
3. 安全性设计:智能家居控制系统要保障用户数据的安全与隐私,因此在设计中应考虑加密和安全认证等机制,确保系统的安全性。
二、智能家居控制系统的实现
本文以智能照明系统为例,介绍基于ZigBee技术的智能家居控制系统的实现过程。
1. 传感器部分:智能照明系统常使用光敏传感器和人体红外传感器。光敏传感器负责感应环境光线的亮度,人体红外传感器则可感应人体的动态。
2. 控制器部分:控制器使用ZigBee模块进行通信,接收传感器的数据,并根据设定的规则进行处理,如根据光线亮度来自动调节灯光亮度。
基于Zigbee技术的智能家居系统研究与设计的开题报告
基于Zigbee技术的智能家居系统研究与设计的开题
报告
一、研究背景
随着科技的发展和智能化的趋势,智能家居系统受到越来越多关注和赞赏。智能家居系统使用先进的技术和设备,可以让住宅变得更加安全、便利和舒适。目前,市场上有许多种不同类型的智能家居系统,比如基于Wi-Fi、Z-Wave、Zigbee等技术的系统。这些系统使用不同的协议和标准,对不同家庭的要求不一样,使得用户选择时困难重重。本研究旨在探讨基于Zigbee技术的智能家居系统,建立一套智能化的解决方案。
二、研究目的
1.探究Zigbee技术的优势和局限,为其在智能家居系统中的应用提供理论基础;
2.研究智能家居系统的硬件和软件设计,包括传感器、控制器、通信模块的选型和配置,协议和接口等方面的设计;
3.开发一套基于Zigbee技术的智能家居系统,可以实现家庭安全监测、环境控制等功能,提高生活质量。
三、研究内容
1.了解Zigbee技术的相关知识,包括其架构、协议和标准;
2.探究智能家居系统的开发思路和方法,包括系统框架、需求分析和场景模拟等方面的内容;
3.研究智能家居系统的硬件设计和软件设计,包括传感器模块、控制模块、通信模块的选型和配置,协议和接口设计等方面的内容;
4.开发基于Zigbee技术的智能家居系统原型,测试系统的功能和性能;
5.对系统的可靠性、安全性、实用性进行评估并提出改进方案。
四、研究方法
1.文献调研:通过阅读相关文献,了解Zigbee技术的基本原理和应
用场景;
2.仿真模拟:使用Matlab、Proteus等软件,实现传感器数据采集和控制模块的模拟;
基于ZigBee的智能家居控制系统的设计
基于ZigBee的智能家居控制系统的设计
摘要:基于zigbee无线传输技术,设计出一种智能家居控制系统。以c8051f120高性能微处理器为核心,采用zigbee通信芯片cc2430组网,实现照明控制、窗帘控制、室温控制、湿度控制、可燃气泄漏监测、火灾监测、溢水监测和非法闯入报警功能。整个系统采用zigbee无线组网技术,不用单独布线,在原有的家居上安装控制设备,不需要重新进行装修。
关键词:智能家居;zigbee;cc2430;c8051f120
中图分类号:tp393 文献标识码:a 文章编号:1006-4311(2013)15-0208-02
0 引言
随着信息技术的飞速发展及人们生活水平的提高,智能家居应运而生,通过中央管理平台,让家居生活更加安全、舒适和高效。智能家居就是利用计算机技术、数字技术、综合布线技术,目前人们对于家庭居住环境提出了更高的要求,它将与家庭生活密切相关的等各子系统有机的结合在一起,包括网络信息服务系统、家电控制系统、防盗报警系统等等。
智能控制可以是本地控制或者远程控制,关键技术主要有智能控制及内部网络的组建两部分[1]。远程控制是指各种远距离控制,包括通过电话、手机、电脑等来实现,或通过遥控器、定时控制器、集中控制器等来完成的控制项目;直接通过网络开关实现对灯或其他电器的各种智能控制,则被称为本地控制。一种基于zigbee无
线组网技术的智能家居控制系统,是本文主要讲述的家居控制系统。智能家居内部网络的组建可以用有线网络或者是无线网络。
1 zigbee技术简介
基于ZigBee协议的智能家居控制系统实现
基于ZigBee协议的智能家居控制系统实现
随着物联网技术的不断发展和普及,智能家居控制系统已经成为了不少家庭的
必备选择。而基于ZigBee协议的智能家居控制系统,则是目前较为流行和被广泛
使用的一种系统。下面,本文将从ZigBee协议的特点、智能家居控制系统的组成
和实现等方面,来详细讲解基于ZigBee协议的智能家居控制系统。
一、ZigBee协议的特点
ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速、低功耗、近距离无线通信技术。与其他无线通信技术相比,ZigBee协议有以下几个特点:
1.低功耗:ZigBee协议采用了低功耗设计,使其在无线通信的过程中,消耗的
能量极少。因此,ZigBee协议技术比其他无线通信技术更加适合低功耗设备的开
发和应用。
2.低速率:ZigBee协议技术的数据传输速率在250Kbps以下,因此,它更加适
合于传输小数据量的应用场景。
3.近距离:ZigBee协议的通信距离较短,一般在10-100米之间,因此,它更适合于室内的近距离通信场景。
4.多设备互联:ZigBee协议采用了网状拓扑结构,可以实现多设备之间的互联
和通信。
二、智能家居控制系统的组成
基于ZigBee协议的智能家居控制系统,一般由以下几个组成部分构成:
1.智能家居终端:智能家居终端是指一些具有智能化功能的设备,如智能门锁、智能插座、智能开关等,这些设备通常是通过ZigBee协议与智能家居网关进行通信。
2.智能家居网关:智能家居网关是连接智能家居终端和互联网的桥梁,它能够实现智能设备和手机等移动设备之间的通信、数据传输和控制等功能。
基于ZigBee无线技术的智能家居管理系统设计
在 A M 处理器上构建嵌入式 we 服务器。家庭局域网采用 Zg e 无线组网技术组建 , R 9 b i e B 使其具有成本低、 功耗低 、 覆盖范
围大 的特点 。研究 结果 表 明 , 统能够 实现 信息家 电智 能控 制 、 防报警 、 表抄 送 、 该系 安 三 远程 监 控等 功 能 , 有一 定 的实 用 具 性 和 推广价 值 。 关键 词 : 能家居 ;i e ; 局域 网 ; 程监 控 ; R 智 Zg e家庭 B 远 AM
第2 1卷
21年 l 01 2月Biblioteka Baidu
第l 2期
计 算 机 技 术 与 发 展
COMP UTE TE R CHNOL OGY AND DE LOP VE MEⅣ T
V0 . l No 1 12 .2 D e 2 1 e. 01
基 于 Zg e iB e无 线 技 术 的 智 能 家居 管 理 系统设 计
刘礼 建 , 张广明
( 南京工业大学 自 动化与电气工程学院, 江苏 南京 20 0 ) 10 9
摘 要 : 智能 化具有 广 阔的应 用前景 , 传统 家居 控制 系统在 网络 控制上 的不 足 , 中采 用微 处理 器 控制 技术 和 无 家居 针对 文
线 组 网技术 开发 了一套 新 型的智 能家居 管理 系统 。该 系统 以 3 2位 A M R 9处 理器 为 核 心 , 以嵌 入式 Lnx为 操作 系统 , i u 并
基于Zigbee无线网络智能家居系统的设计
基于Zigbee无线网络智能家居系统的设计
一、硬件设备
智能家居系统的硬件设备主要包括传感器、执行器、控制器和网关等。传感器用于感知家居环境的状态,如温度、湿度、光照等;执行器用于控制家居设备,如灯光、空调、窗帘等;控制器用于处理传感器数据和执行器指令,实现家居环境的智能控制;网关则是智能家居系统的核心,负责将各种设备连接到局域网或互联网上,实现远程监控和控制的功能。
在基于Zigbee无线网络的智能家居系统中,传感器、执行器和控制器可以通过Zigbee通信模块与网关相连,构建起一个无线传感器网络。这样的设计能够更好地适应家居环境的特点,实现家居设备之间的互联互通。
二、网络架构
Zigbee无线网络采用星型或网状拓扑结构,具有自组织、自修复和低功耗等特点。在基于Zigbee无线网络的智能家居系统中,可以采用星型结构,将各个传感器、执行器和控制器直接连接到网关上,实现简单可靠的通信。通过在控制器和执行器上部署Zigbee中继节点,也可以构建起网状拓扑结构,提高网络的覆盖范围和可靠性。
智能家居系统的网络架构还需要考虑到对网络安全和隐私保护的要求。Zigbee无线网络支持AES-128加密算法,可以保障通信数据的安全性;智能家居系统还可以通过预共享密钥或数字证书机制,实现对设备的身份认证和访问控制,确保用户的隐私不受侵扰。
三、通信协议
Zigbee协议栈分为应用层、网络层和物理层,支持不同的通信模式和网络拓扑结构。在基于Zigbee无线网络的智能家居系统中,可以采用Zigbee的MAC层和网络层协议,实现低功耗、高可靠性的无线通信。
基于ZigBee的智能家居控制系统的研究与设计
基于Zigbee无线网络智能家居系统的设计
基于Zigbee无线网络智能家居系统的设计
随着科技的不断发展,智能家居系统已经成为了现代家庭生活中不可或缺的一部分。
基于Zigbee无线网络的智能家居系统因其低功耗、稳定可靠的特点,已经成为了智能家居领域中的主流技术之一。本文将介绍基于Zigbee无线网络的智能家居系统的设计,包括系统架构、功能模块以及实现方法等方面的内容。
一、系统架构
基于Zigbee无线网络的智能家居系统主要由智能终端设备、网关设备、云平台和移动客户端等组成。智能终端设备包括各种智能传感器、执行器和控制器等,用于感知和控制
家居环境;网关设备负责实现智能终端设备与云平台的连接,同时也可以实现与移动客户
端的通信;云平台上存储了用户的个人信息、家庭环境数据和智能家居系统的控制逻辑等;移动客户端则是用户与智能家居系统进行交互的重要工具,用户可以通过移动客户端对智
能家居系统进行远程监控和控制。
二、功能模块
1. 感知模块
感知模块是基于Zigbee无线网络的智能家居系统中最基本的模块之一,它包括多种传感器设备,如温湿度传感器、烟雾传感器、人体红外传感器等。这些传感器设备可以感知
家庭环境的各种参数,并将感知到的数据通过Zigbee无线网络传输给网关设备。
2. 控制模块
控制模块主要包括各种执行器和控制器设备,如智能灯具、智能窗帘、智能门锁等。
通过Zigbee无线网络,控制模块可以接收来自网关设备的控制指令,并对家居环境进行相应的控制操作。
3. 网关设备
网关设备是连接智能终端设备和云平台的桥梁,它负责将传感器设备和执行器设备通
过Zigbee无线网络连接到云平台,同时也可以通过Wi-Fi或以太网接入互联网,实现与移动客户端的通信。
设计基于ZigBee的智能家居控制系统
设计基于ZigBee的智能家居控制系统
随着科技的不断发展,智能家居控制系统也越来越成为人们生活中的必备品。
其中,基于ZigBee技术的智能家居控制系统具有可靠性高、安全性好、扩展性强
等特点,成为越来越多家庭的首选。
一、什么是ZigBee技术?
ZigBee是一种基于无线射频(RF)技术的低功耗、低速率、短距离通信技术。它采用IEEE 802.15.4标准,并在此基础上定义了一系列应用规范,为物联网提供
了一种低成本、低功耗、高安全性的解决方案。ZigBee技术可以广泛应用于家庭
自动化、医疗保健、农业、环境监控等领域。
二、智能家居控制系统架构
基于ZigBee技术的智能家居控制系统通常由如下几个部分组成:
1. 控制中心:控制中心是系统的核心部分,主要负责与各类智能设备进行通信
和控制。控制中心需要支持多种通信协议,包括ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等。
2. 智能设备:智能设备是指能够通过控制中心进行远程控制的各类家居设备,
包括灯控、窗帘控制器、家庭影院、智能插座等。这些设备需要具备ZigBee通信
模块,以便与控制中心进行通信。
3. 应用软件:应用软件是用户与智能家居控制系统进行交互的界面,可以通过
手机应用、网页端、语音控制等多种方式与控制中心进行交互。
三、ZigBee技术在智能家居控制系统中的应用
基于ZigBee技术的智能家居控制系统具有以下优点:
1. 可靠性高:ZigBee技术采用的是短距离、低功耗的无线通信方式,能够有效降低信号干扰,提高通信的可靠性。
2. 安全性好:ZigBee技术支持AES-128加密算法,在数据传输过程中进行加密,能够有效保护用户隐私和数据安全。
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基于Zigbee的智能家居控制系统的设计
王超,高峰,姜洋
(东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318)
摘要:本文是基于Zigbee技术,采用CC2430模块构成传输网络,与中心控制板STM32之间进行2.4GHz的无线通信。控制板由STM32驱动触屏显示器,由编制的GUI(用户自定义)界面,使用户简单方便的对家具环境进行控制与监视。可增加WIFI(无线路由)上网功能实现远程控制功能等,具有良好的可扩展性。
关键字:Zigbee;触屏控制板;STM32;WIFI;
Design of Smart-home System Based on Zigbee
Wangchao,Gaofeng,Jiangyang
(Department of Electrical Information Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing, Heilongjiang ,China,163318)
Abstract:This paper is based on Zigbee technology, using the 2.4GHz wireless communication between CC2430 module transmission network and center panel STM32. Panel STM32 drive by touch screen display, compiled by the GUI interface and the user is simple and easy to control the furniture with the monitoring environmental. It also can increase the WIFI Internet function to make the remote control function come true, It has good expansibility.
Keyword:Zigbee;touch-screen-panel;STM32;WIFI;
1引言
现代科技的发展驱使人们寻求更加简便更加快捷的生活方式,即使你是住在最偏远的城市,你也会感受到这种速度,所以,基于我们所学的知识,我们畅想一种用于控制我们切身生活的新方式,运用Zigbee技术和网络技术,将家中所有的可控部件集中在一个触屏控制板上,我们所用的Zigbee是一种高可靠性的无线数传网络。Zigbee数传模块类似于移动网络基站,支持无限扩展。同时,Zigbee具有低功耗、低成本、抗干扰、易组网的优点[1]。
本文是基于具有Zigbee无线传输技术的CC2430和STM32芯片,通过触摸屏控制板实现对家里的安防报警、室内温度和照明灯具、家用电器的控制。因为系统由自己开发,具有可扩展性和个性化,控制方便,更加贴近用户需求等特点。
2系统实现
2.1 系统总体结构
系统整体框图结构如图1所示,具有显示控制功能的中央的控制板我们采用具有高性能、低功耗的特点,而且不用外加射频功放,通信距离就可达到百米左右的STM32W108芯片(内置128KB FLASH和8KB SRAM它同时支持人机交互,可与CC2430进行通信[2]。
用于作为下级传输的Zigbee模块,我们采用TI 公司的CC24430 无线射频芯片,它有显著的低成本、低消耗、网络节点多等的无线传输功能。可以将一个节点作为路由,由一个主节点管理若干子节点,同时可由上一层网络节点管理,最多可组成65000 个节点的大网,实现组网,也有效的延长了Zigbee的传输距离。同时其具有高容量优点,可采用星状、片状和网状网络结构,通过对与STM32通信和传感数据采集传输的开发,形成对家中照明、安防、电器等日常工具的进程和远程控制,实现家居的智能化。
我们采用SDIO WIFI模块芯片实现数据的远程传输,具有的USB 2.0接口,与STM32 的连接非常简单,二者可以通过标准的USB 接口直接相连。该模块用来实现家庭网关与Internet 连接。通过WIFI可以在家中随时上网,同时也可以通过家庭网关实现远程控制。
图1 智能家居控制系统结构图
作者简介:王超,黑龙江大庆,东北石油大学电气气信息工程学院,学生
我们的控制板操作界面如图2所示,主要是由STM32驱动带有GUI源代码的触屏显器,在其系统上进行UI(User Interface用户界面)设计,使其界面简单方便快捷易用。
图2触屏控制板的人机操作界面
2.2组网结构
在智能家居系统中,采用Zigbee 无线通信技术将智能家电设备组成星形网络,如图3所示。Zigbee协议中包括三种节点,网络协调器(FFD)、路由器、终端节点(RFD)[3]。
图3 Zigbee组网结构
星形网络是一个辐射状的结构,网络命令和数据都是通过协调器传输,终端设备之间通信也是通过协调器转发,终端设备不是通信的起点就是通信的终点。
Zigbee 扩展模块在家庭网关中作为网络协调器,可以是通信的起点或终点,负责各子传感器节点的通信管理、动态组网与数据传输。Zigbee 终端节点包括家庭内部网络中的门磁开关、红外对射探测器、玻璃破碎探测器、火灾探测器以及烟感和燃气泄露探测器等。
3家居环境的调节控制
环境的调节控制是最基础的控制,其他的控制都基于这种开关量控制的实现。本文主要涉及的环境调节控制包括照明系统的控制、窗帘的控制以及空调等家用电器的控制。照明系统包括灯的开关状态以及亮暗状态的控制;窗帘控制包括窗帘的合开以及合开的程度;空调等家电的控制包括电器的开关和其温度的设定[4]。
环境控制的传输机制类似于单片机多机通信,由协调器接受控制板的控制信息,转化为2.4GHz信号传输给路由节点或直接到达终端节点,先发送地址码(末位为“1”),所有子网均接受,与自身编码作比较,相等则允许接受下次信息,不相等则不接受;再由协调器发送数据码(末位为“0”),子网中相应的节点接收数据,完成握手,达到对子网的控制。子网种结点将接受的数据译码,实现其所指定的动作,例如,“0”为切断,“1”为开通。
3.1照明系统
常用的调光方法有:脉冲宽度调制(PWM)调光法、改变半桥逆变器供电电压调光法、脉冲调频调光法、脉冲调相调光法和可控硅相控调光法。可控相控调光法具有体积小、价格合理和调光功率范围宽等优点。故本文照明系统控制采用
Guest Room Baby
Room
Host
Room
Bath
Room
Kit
chen
All on
All
off
房灯on B / D 壁灯off
窗帘
Off
On/
空调Temp
RFD
RFD
FFD
TV On/Off Chanel
图4 照明系统控制电路图