基于Zigbee的智能家居无线图像监控系统设计与实现
基于ZigBee技术的智能家居系统设计
基于ZigBee技术的智能家居系统设计智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。
基于智能家居的最新定义,参考ZigBee技术的特点,设计出的本系统,在包含了智能家居必备系统(智能家居(中央)控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统)的基础上,加入了家居布线系统、家庭网络系统、背景音乐系统和家庭环境控制系统。
在智能家居的认定上,只有完整地安装了所有的必备系统,并且至少选装了一种及以上的可选系统的家居系统才能称为智能家居。
因此,本系统可以称为是智能家居。
1 系统设计方案该系统设计由家庭内被控制设备和远程控制设备组成。
其中家庭内被控制设备主要有能访问Internet的计算机、控制中心、监控节点和选择添加的家用电器控制器。
远程控制设备主要由远程计算机和手机组成。
系统组成如图1所示。
系统的主要功能有:1)网页前台页面的浏览,后台信息管理;2)通过Internet 和手机两种远程控制方式实现室内家用电器、安防和灯光的开关控制;3)通过RFID模块实现用户识别,从而完成室内安防状态的开关,在盗贼入侵时通过短信息(SMS)向用户报警;4)通过中央控制管理系统软件完成室内灯光及家电的本地控制和状态显示;5)利用数据库完成个人信息存储和室内设备状态存储,通过中央控制管理系统方便用户查询室内设备状态。
2 系统硬件设计系统硬件设计包括控制中心、监控节点和选择添加的家用电器控制器(这里以电风扇控制器为例)的设计。
2.1 控制中心控制中心主要功能有:1)组建无线ZigBee网络,把所有监控节点加入网络中,并实现新设备的接收;2)用户身份识别,用户在离家或归来时通过用户卡实现室内安防的开关;3)当有盗贼入侵室内时,通过向用户发送短信息报警。
基于ZigBee的无线智能家居控制系统设计
2 CC 4 0芯 片 的 性 能及 特 点 23
C 23 C4 0是 C icn公 司 推 出 的用 来 实 现 嵌 入 hpo 式 Zg e 应 用 的 片 上 系 统 。它 结 合 了一 颗 强 大 的 i e B 鲁 棒 射 频 、 编 程 的 微 控 制 器 和 闪 存 , IE 可 与 EE 82 1. 、iBe软件兼 容 , 0.54 Zg e 具有工 业级 提成 小 体积
元 : 感 单元 ( 传 由传 感 器 和 模 数 转 换 功 能 模 块 组 成 )处 理单 元 ( 、 由包 括 C U、 储 器 和操 作 系统 等 P 存
信号调理 电路 的功能是将传感器采集 的模 拟
信 号经过 调 理 后 变 成 用 于 数 据 采 集 、 制 过 程 、 控 执 行计 算显 示读 出和 其他 目的的 数 字信 号 , 后 再 送 然
O I 模 型 ,E E 8 2 1 . - 0 S) I E 0 . 542 3标 准 定义 了物 理层 0
( hs alyrP Y) 介 质 接 入 控 制 子 层 ( da p yi lae,H 和 c mei
a cs c nr , A ; iB e联 盟 定 义 了 网络 层 和 ces o t l M C) Zg e o
入处 理器 进 行 处 理 。在 变 换 为 数 字 数 据 之 前 必 须
进行 调理 即 放 大 , 冲或 定 标 模 拟 信 号 , 其 适 合 缓 使 于模/ 转 换 器 的 输 人 , 步 骤 的 关 键 是 选 择 运 数 此 放 。传感 器信 号 电路 如 图 3所示 。
的嵌入式系统构成)通信单元 ( 、 由无线通信模块组 成) 以及 电 源 部 分 。此 外 , 以选 择 的其 它 功 能 单 可 元 包 括 : 位 系 统 、 动 系 统 以及 发 电装 置 等 。 定 运
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 TechnologyABSTRACTWith 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 makeintelligent home system a consumer demand.Intelligent home system catches moreand more people’S attention.Thereforethe topic about the integration andmanagement of various communication equipments in home,household appliancesand home security devices combined by the intelligent home c ontrol system remotel,has become a hot research point in recent years.Key words: Zigbee; Z-stack;CC2530;Smart Home目录1绪论 (1)1.1无线传感器网络 (1)1.1.1无线传感器网络概况 (1)1.1.2无线传感器的应用现状 (1)1.1.3无线传感器的未来前景 (2)1.2基于Zigbee技术的无线传感器网络 (2)1.3论文结构 (3)2 Z-Stack协议栈 (4)2.1 Zigbee协议介绍 (4)2.1.1 Zigbee协议栈的结构 (4)2.2 Zigbee网络结构 (5)2.3 Z-Stack协议栈介绍 (6)2.3.1寻址 (6)2.3.2绑定 (9)2.3.3路由协议 (9)2.3.4数据发送函数 (10)2.3.5网络组建过程 (10)2.3.6数据接收函数 (10)3智能家居系统的实现 (13)3.1系统的整体介绍 (13)3.2系统硬件介绍 (13)3.2.1各类传感器模块 (13)3.2.2终端节点和数据汇聚模块 (15)3.3系统软件介绍 (16)3.3.1终端节点和数据汇聚模块软件设计 (16)3.3.2上位机(PC机)的监控界面 (18)4结论 (21)参考文献 (22)附录 (23)1 绪论1.1无线传感器网络1.1.1无线传感器网络概况无线传感器网络是指大量的移动的或静止的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。
智能家居环境监测系统设计与实现
智能家居环境监测系统设计与实现智能家居是指在智能化、自动化、信息化的基础上利用传感器网络等进行数据传输,实现家居电器的智能控制,随着4G网络的快速发展,智能家居的及时出现为人们享受生活提供了一个更好的选择。
一、智能家居环境监测系统总体设计基于ZigBee无线通信技术构建的室内环境监测系统主要实现室内温度、氧气、一氧化碳、二氧化硫、湿度、甲烷和二氧化碳含量等家居环境的检测,其次是监测生活用水、用电和用气的安全性和用量,三是监测室内各种生活家电的状态等。
系统设计中,基于ZigBee的传感器节点将室内环境信息发送到无线传感器网络的汇聚节点,通过ARM微处理器实现嵌入式编程,然手通过ARM微处理器和ZigBee汇聚节点实现有效的网络串行通信。
通过该系统,采集室内环境信息、输入操作命令、输出操作结果、集中控制室内环境、远程控制家用电器、联动控制室内安防系统等功能。
二、智能家居环境监测系统详细设计2.1室内环境信息采集功能通过部署在室内的传感器节点,实现无线传感器网络的室内环境信息采集,以便能够将室内温度、湿度、氧气、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、甲烷及生活用水和生活电气等相关信息传递到系统中。
信息采集和感知是室内环境系统最基本的功能,需要将传感器节点进行良好的部署和优化,以便在最小能量耗费下实现节点的全方位覆盖。
2.2 室内环境信息传输功能传感器节点采集相关的网络信息后,通过4G网络传输到ZigBee汇聚节点,汇聚节点将多个传感器节点信息传输到室内监测系统的服务器,以便服务器进行处理。
信息传输过程中,为了实现高效数据传输和分发,需要将数据进行压缩和存储,实现传感器网络的聚簇作用,同时为了降低传感器网络的通信开销、平衡节点间负载,需要对传感器网络节点和传输节点进行设计。
2.3 室内环境信息处理功能数据传输到服务器后,环境监测装置负责处理采集到的数据信息,发现相关的信息超过用户设置的预警值,则传感器检测装置通过4G通信网络以短信或数据通信的方式通知用户,同时将收集的信息存储到服务器数据库中。
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、系统架构设计智能家居系统的架构主要包括传感器、控制器、通讯模块和远程控制终端。
传感器主要用于采集家居环境数据,如温湿度、光照等,控制器用于处理传感器数据,并控制家居设备的开关,通讯模块用于与远程控制终端进行通讯,远程控制终端则是用户通过手机或电脑控制家居设备的界面。
在基于Zigbee无线网络的智能家居系统中,传感器和控制器采用Zigbee模块进行通讯,通讯模块则将数据传输到互联网上,远程控制终端通过互联网与通讯模块进行通讯,以实现远程控制家居设备。
整个系统架构如下图所示:[示意图]二、传感器设计1. 温湿度传感器:采用Zigbee无线模块,实时采集室内温湿度数据,并通过Zigbee 协议传输到控制器。
2. 光照传感器:采用Zigbee无线模块,实时采集室内光照强度数据,并通过Zigbee 协议传输到控制器。
3. 人体感应传感器:采用Zigbee无线模块,检测室内是否有人活动,并通过Zigbee 协议传输到控制器。
三、控制器设计控制器是智能家居系统的核心部件,负责接收传感器数据,进行数据处理,并控制家居设备的开关。
控制器的主要功能包括以下几个方面:1. 数据处理:接收传感器采集的数据,并进行处理,例如根据温湿度数据自动调节空调温度,或根据光照强度数据控制窗帘开合。
2. 设备控制:根据用户的指令或自动化算法,控制家居设备的开关,如灯光、空调、窗帘等。
3. Zigbee通讯:与传感器和通讯模块进行Zigbee通讯,以实现数据的收发和控制指令的传输。
四、通讯模块设计通讯模块是连接智能家居系统和互联网的桥梁,负责将数据传输到互联网上,以实现远程控制和监控。
通讯模块的主要功能包括以下几个方面:1. Zigbee通讯:与控制器和传感器进行Zigbee通讯,实现数据传输和控制指令的传递。
2. 互联网通讯:通过WiFi或以太网等方式,将数据传输到互联网上,实现远程控制的功能。
基于ZigBee与WiFi融合的智能家居系统研究与设计
基于ZigBee与WiFi融合的智能家居系统研究与设计一、本文概述随着科技的快速发展和人们生活质量的不断提高,智能家居系统已经成为现代生活的重要组成部分。
智能家居系统利用先进的无线通信技术,将家庭中的各种设备连接起来,实现智能化控制和管理,从而为用户提供更加便捷、舒适和节能的居住环境。
本文将重点研究与设计一种基于ZigBee与WiFi融合的智能家居系统,旨在提升家居环境的智能化水平,满足用户多样化的需求。
本文将首先介绍智能家居系统的发展背景和意义,阐述ZigBee 和WiFi两种无线通信技术在智能家居领域的应用优势和局限性。
在此基础上,提出一种基于ZigBee与WiFi融合的智能家居系统设计方案,该方案结合了ZigBee的低功耗、低成本和自组织网络特点以及WiFi的高速传输和广泛覆盖范围优势,以实现智能家居系统的高效、稳定和可扩展性。
文章将详细介绍该融合系统的架构设计、硬件选型、软件编程以及系统测试等方面内容。
通过对比分析不同通信协议的性能特点,选择合适的ZigBee和WiFi模块,并设计相应的硬件电路和软件程序。
文章还将探讨如何优化系统性能,提高数据传输速率和稳定性,以满足实际应用需求。
本文将总结研究成果,并对未来智能家居系统的发展趋势进行展望。
通过本文的研究与设计,旨在为智能家居领域的发展提供有益的参考和借鉴,推动智能家居技术的不断创新和应用。
二、ZigBee与WiFi技术概述在智能家居系统中,无线通信技术扮演着至关重要的角色,其中ZigBee和WiFi是两种被广泛采用的技术。
这两种技术各有优势,也存在着一定的局限性,因此,将它们融合在一起,可以充分发挥各自的优势,实现更为高效、稳定的智能家居系统。
ZigBee是一种低功耗、低成本的无线通信协议,专为物联网应用而设计。
它具有自组织、自修复的特性,能够在设备之间形成稳定的网络结构,特别适用于智能家居系统中的各种传感器、执行器等设备的连接和控制。
基于ZigBee无线监控系统设计实现研究
关键 词 :ziB e 术 ;无 线 网络 ;监 控 系统 g e技
随着 信息技术 的飞速发展 和人 民生活水平的 日益提 高 ,人们对现代化 的家居安防系统 的安全性要求也越来 越高。Z g e技 术是一种具有统一技术标准的层短距离 iB e 无 线通信技术 ,它具有成本低 、体积小 、能量消耗小和
也不 仅仅连接传感器 ,因为这4 个接 口是通用外 围接 口 ( PO ,我们可以通过适 当的转换收发所需要 的数据。 G I) 由于Zg e技术在使用短地址的情况下可 以在一个网络 iB e
最大设备个数为2 6 1个和2 4 ,具有较大 的网络容量 。 6个 在无 线通信 技术 上 ,采 用免 冲突 多载波 信道接入
I 撩1 }琏求 清{ 寝 鲑
<
三 、无 线监 控 系统 的 实现
无线监控系统能够实现 如下功 能 :①实时监控被保
护对象 ,若对象超出监控范 围则 发出报警( 通常可根据发
( S . A)方式 ,有效地避免 了无线 电载波之间的 C MA C
冲突 ,此外 ,为保证传输数据的可靠性 ,建立 了完整的
应答通信协议 。 Zi Be 设 备 为 低 功 耗 设 备 ,其 发 射 输 出 为 g e
0 .d m,通信距离为3 ~36 B 0~7 m,具有能量检测 和链 0 路 质量指示能力 ,根据这些检测结果 ,设备可 自动调整 设 备的发 射功率 ,在保证通信链路 质量 的条件下 ,最小
传输速率低等特点 ,在无线传感器 网络领域应用非 常广
泛。
一
、
Zg e 技术 的优 势 iB e
R frn eD s n ,产 品架构设计简单 ,而且产品开发 e ec ei ) e g
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 IEEE802.15.4 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,用户可以轻松地控制家庭中的音乐、影像等设备,达到家庭娱乐化的目的。
三、基于 ZigBee 的智能家居系统设计在设计基于 ZigBee 的智能家居系统时,应遵循以下设计理念:1、低功耗智能家居系统的常承担着长期、甚至是持续的工作,因此对于功耗的要求极高。
因此在基于 ZigBee 技术的智能家居系统设计中,应注重低功耗、智能化的设计,以延长系统设备的使用寿命。
基于ZigBee的智能家居设计与实现
基于ZigBee的智能家居设计与实现随着科技的不断发展,智能家居已经成为了业界热门的话题。
使用智能技术的家居可以自动化地控制温度、照明、安全和娱乐等功能,提高生活的舒适度和便利性。
其中,基于ZigBee的智能家居设计更是受到了广泛的关注。
一、什么是ZigBee技术?ZigBee技术是一种低功耗、低速率的无线通信协议,它使用IEEE 802.15.4标准进行编码和解码。
ZigBee的数据速率很低,只有0.25Mbit/s,但是它的传输距离很远,可以达到100米以上,而且传输距离和传输功率可以通过变换天线、信道参数和模块设置进行调整。
因此,ZigBee技术被广泛应用于物联网、智能家居、工业控制等领域。
二、ZigBee在智能家居中的应用在智能家居中,ZigBee技术可以用于控制家居设备,如空调、灯光、窗帘、门锁等。
ZigBee技术可以设计相应的传感器、控制器和执行器,并通过无线网络连接到家庭控制中心,通过中心控制工控器进行智能把控行为的执行。
1、灯光控制在智能家居中,ZigBee技术可以实现智能灯光控制。
用户通过手机应用程序或遥控器等远程控制设备,可以自动化地控制家中灯光开关、LED灯光亮度、颜色、场景等。
此外,智能灯光系统还可以通过传感器识别用户的动作等场景需求,以自动控制灯光的开关、明亮度、颜色和亮度。
2、空调控制智能家居中,我们通过ZigBee技术实现空调的自动化控制,能够在室内温度达到设定值的时候自动关闭空调。
通过传感器的检测和数据采集,可以控制空调的开关,自动调节温度的大小和其他功能。
3、安防控制在智能家居中,ZigBee技术也可用于安防控制。
通过安装外部监控器和传感器,可以实现视频监控、人体侦测、门窗状态检测等功能,将锁定视频和音频流程和其他通知方式存储到云端中,提醒您家庭安全问题。
三、ZigBee技术在智能家居中的优势1、低功耗ZigBee技术具有低功率和低数据速率的特点。
在智能家居系统中,由于传输数据量小,使其具有低功耗和长寿命的优势。
基于ZigBee的智能家居监测控制系统的设计
基于ZigBee的智能家居监测控制系统的设计一、本文概述随着科技的不断进步和人们生活水平的提高,智能家居的概念逐渐深入人心。
智能家居通过集成先进的通信技术、控制技术、传感器技术等多种技术,实现了家庭环境的智能化管理和控制。
其中,ZigBee 技术作为一种低功耗、低成本、低复杂度的无线通信协议,在智能家居领域具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨基于ZigBee技术的智能家居监测控制系统的设计,旨在为读者提供一个全面、系统的了解,并希望为智能家居领域的发展提供一些有益的参考。
本文首先介绍了ZigBee技术的基本原理和特点,包括其通信机制、网络拓扑结构以及优势等。
然后,文章详细阐述了基于ZigBee 的智能家居监测控制系统的总体设计方案,包括系统架构、硬件选择、软件设计等方面。
接下来,文章将重点介绍系统中的各个功能模块,如环境监测模块、安防监控模块、家电控制模块等,以及它们之间的协同工作机制和实现方法。
本文还将对系统的性能和稳定性进行分析和测试,以验证设计的可行性和有效性。
文章将总结整个设计过程中的经验教训,并对未来的发展方向进行展望。
通过本文的阅读,读者可以深入了解基于ZigBee的智能家居监测控制系统的设计理念、实现方法和应用前景,为相关领域的研究和开发提供有益的参考和借鉴。
二、ZigBee技术概述ZigBee是一种基于IEEE 4标准的低功耗局域网协议,主要用于近距离无线通信。
其名称源自蜜蜂的“ZigZag”舞蹈,寓意着该技术在通信中的灵活性和高效性。
ZigBee技术专为低数据速率、低功耗、低复杂度和低成本的应用场景设计,因此在智能家居监测控制系统中具有广泛的应用前景。
ZigBee技术的核心优势在于其低功耗和低成本。
由于其采用了休眠机制,设备在不进行数据传输时可以进入低功耗的休眠状态,从而显著延长了设备的使用寿命。
ZigBee网络的构建成本相对较低,使得其成为智能家居领域理想的通信协议之一。
在智能家居监测控制系统中,ZigBee技术可以实现设备间的无线连接和数据传输。
基于ZigBee技术的无线智能家居系统研究与设计
络的请求信号,则给发送请求信号的终端节 点回复信 息,然后将 该 终端节点加入所管辖 的网络 范围内,并分配相应的网络地址 。如果 所收到的信号是终端 节点发送过来 的监测数据,则在给终端节点发 送数据的确认信号之 后,就要对数据进行识别和处理,并在规定的
进入 到了一种空闲状态 。终端节点会定期地从空闲状态 中醒来 ,对 相关 的环境信息进行监测,将其监测过程 中所采集到的数据通过无 线发射模块发送给与其相联的汇聚节点 ,如果收到汇聚节点发过来
的确 认 信 息 ,则表 明数 据 发 送 成 功 ,之 后 终 端 节 点 将 再 次 进入 空 闲
先要进行初始化 ,初始化所 完成 的工作类似与上面的汇聚节点 ,然
后 终 端 节 点 开 始 不 断 的 发 出 请求 信 号 ,要 求 加 入 到 某 个 汇 聚 节 点所
创建 的网络 ,只要 终端节 点成功加入网络,就停止发送请求加入 网
络 的报 文 ,并 得 到 一个 汇 聚 节 点 分 配 给 它 的 网络 地 址 ,之 后节 点就
采集 。 若数据 发送不成功 , 点会再次采集数据并发送给汇聚节 点, 节 直到发送成功为止 。
三 、 结 束 语
和其它短距离通信技术 比较 ,Z g e iB e技术具有 明显 的优势,其 近距离 、低成本、低功耗、低速率等特点更加适合于家庭 组网的特
点 。本 文 提 出 了一 套 用 Z g e iB e技术 实现 智 能 家 居 系 统 的 设 计 方案 ,
3 推行媒体通识教育。 . 鉴于媒体素养教育的重要性以及有效扩 散其广泛影 响, 应该将 其作成为高校大学生人文素质教育的一部分 ,作为通识教育来推行。
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。
2. 客户端客户端主要是指用户与服务器端交互的软件程序,具备以下几个功能:1)控制家居设备:客户端可以向服务器端发送操作命令,以控制家居设备。
2)环境监测:客户端可以实时获取家中各种环境参数的监测数据。
3)安全监测:客户端可以实时获取家中各种安全设备的状态信息,如门窗状态、烟感器状态等。
4)远程控制:客户端可通过手机APP等远程控制系统,远程控制家中各种设备。
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进步,智能家居系统已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
它能够让我们的生活更加便利、舒适和安全。
作为智能家居系统中的一个关键技术,Zigbee无线网络已经受到越来越多的关注和应用。
本文将探讨基于Zigbee无线网络的智能家居系统的设计。
一、Zigbee无线网络技术的特点Zigbee无线网络是一种低功耗、低速率、短距离的无线网络技术,它在短距离通信领域有很多优势。
Zigbee无线网络的传输距离较短,通常在10-100米之间,这使得它更适合于家庭环境中的设备互联。
Zigbee无线网络的功耗非常低,这意味着它可以长时间运行,而不需要频繁更换电池。
Zigbee无线网络还具有较高的网络安全性和稳定性,能够满足智能家居系统对通信安全和可靠性的要求。
二、智能家居系统的设计基于Zigbee无线网络的智能家居系统通常包括传感器、执行器、控制器和网关,其中传感器用于采集环境信息,执行器用于控制家居设备,控制器用于处理数据和指令,网关用于将智能家居系统连接到互联网。
在设计智能家居系统时,需要考虑以下几个关键问题。
1. 设备互联和通信Zigbee无线网络可以连接多种家居设备,如智能灯具、智能插座、智能门锁等。
在设计智能家居系统时,需要考虑如何实现这些设备之间的互联和通信。
一个可行的方案是利用Zigbee无线网络的网状结构,使得每个设备都可以直接和其他设备通信,从而实现设备之间的互联和协同工作。
2. 数据采集和处理智能家居系统中的传感器可以采集各种环境信息,如温度、湿度、光照等。
控制器需要对这些数据进行实时处理,并根据用户的需求进行相应的控制操作。
在设计控制器时,需要考虑如何实现数据的快速采集、传输和处理,以及如何实现多个传感器之间的数据同步和共享。
3. 远程监控和控制通过Zigbee无线网络和互联网的结合,智能家居系统可以实现远程监控和控制。
用户可以通过智能手机或电脑随时随地监控家中的环境情况,并对家居设备进行远程控制。
基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现最终版
基于ZigBee技术的家居环境监测系统的设计与实现摘要:环境是人们赖以生存的必要条件,随着现代化信息技术的迅猛发展和提高,人们对自己的生活环境有了更高的要求,希望自己的生活环境健康、舒适。
近些年,特别是人类在信息技术上的快速发展,使得各种无线通信技术有了前所未有的突破,无线技术在智能家居上的应用将越来越广泛。
因此,本文利用ZigBee技术设计出了这种无线家居环境监测系统。
该系统中,传感器节点(即终端节点)可以选择温度、湿度、亮度等传感器,并且可以根据需求添加或减少传感器节点。
所以本文无线网络终端模块选用的CC2530芯片为平台,以实现信息数据的接收与发送。
此芯片内置8051内核的单片机内核,并有一定的内存空间,故只要加上些少许外围电路就可以实现功能,无需再加单片机。
在数据接收端(即协调器节点)收到的数据处理传送到PC机上显示。
为了让用户方便监测数据,本文在PC机上设计了显示界面,让人们更加方便操作及监测数据。
本系统运行可靠,能正确获取环境数据,实现实时监测。
关键词:ZigBee;无线传感器网络;环境监测;智能家居Design and Realization of Household EnvironmentMonitoring System Based on ZigBee TechnologyAbstract:Environment is a necessary condition for survival. With the rapid development and improvement of modern information technology, people have higher requirements for their living environment. They hope they live healthily and comfortably. During recent years, especially the quick development of information technology which enables all kinds of wireless communication technology to improve unprecedentedly. So,the thesis utilizes ZigBee technology to exploit and design the wireless home environmental monitoring system. In the system, the sensor node(as well as terminal node) can choose temperature, humidity, brightness etc. Therefore, the wireless network terminal module of the thesis choose the CC2530 chip as the platform for realizing receiving and sending of the information data. The chip has a single chip with 8051 core and has certain memory space. Thus, it can realize its function by adding a little peripheral circuit without extra single chip. The received data processing in the data receiving terminal(that is coordinator node) send to PC for people’s real-time monitoring. The thesis designed the display interface in PC for people’s operation and data monitoring conveniently. The system works reliably which can obtain correct environmental data and realize real time monitoring.Keywords:ZigBee;Wireless sensor networks; environmental monitoring; smart home目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 本文的研究背景 (2)1.2 智能家居环境监测系统的特点 (2)1.3 本文主要研究内容 (3)1.4 开发工具及开发环境的介绍 (3)1.4.1 系统软件开发环境介绍 (4)1.4.2 上位机软件开发环境介绍 (5)第2章 ZigBee技术的概述 (7)2.1 ZigBee技术的概念 (7)2.2 ZigBee技术的特点 (8)2.3 ZigBee网络设备组成和网络结构 (8)2.4 ZigBee的协议分析 (9)2.4.1 网络层(NWK) (10)2.4.2 应用层(APP) (11)2.5 本章小结 (12)第3章系统的总体设计 (13)3.1 系统结构 (13)3.2 系统功能定义 (13)3.3 系统设计要求 (15)3.4 本章小结 (15)第4章系统的硬件设计 (16)4.1 ZigBee硬件选型 (16)4.2 节点硬件设计 (18)4.3 本章小结 (21)第5章系统的软件设计及实现 (22)5.1 软件部分总体介绍 (22)5.1.1 软件设计整体流程 (22)5.1.2 协调器的自动组网流程 (22)5.2 协调器节点软件实现 (25)5.3 传感器节点软件设计 (27)5.4 本章小结 (28)第6章上位机软件实现及测试 (29)6.1 上位机软件实现 (29)6.2 软件测试 (30)6.3 本章小结 (32)结束语 (33)参考文献 (34)致谢 (35)前言自人类诞生以来,人们一直都在努力改善和提高着自己的生活和居住条件。
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。
3. 扩展性强:ZigBee技术可以支持多个网络节点,可以随意扩展,支持动态网络拓扑结构,满足不同家庭的不同需求。
4. 节能环保:ZigBee技术采用低功耗的无线通信方式,能够大大降低能耗,减少电池更换的频次,从而节约资源,降低环境污染。
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。
4. 云平台云平台是整个智能家居系统的核心部分,它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,用户可以通过云平台实现对智能家居系统的远程监控和控制。
5. 移动客户端移动客户端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实时查看家庭环境的各种参数,并对智能家居系统进行远程控制。
基于ZigBee协议智能家居监测系统的设计
动化结合局域网技术ຫໍສະໝຸດ , 将整个家居 智能化成为研 究人 员新 的研 究方 向和思路。设计 了一套 以 Z i g B e e协议为软件 基
础, C C 2 5 3 0为硬 件平 台的智能家居监控 系统 , 该 系统 能够在家居环境 下 , 进行温度 、 湿度、 光照、 煤 气、 人体等数 据的
采集和汇总 , 并能通过 R S 2 3 2串口上传 至 P C机上进行 图形化的显示。根据 实际测试 , 该 系统能够完成家庭 中相关
f X f l 网 络 与 多 媒 体
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基于 Z i g B e e 协议智能家居监测系统的设计 ・ 系 统 设 计・
温厚明 , 林 孝康
( 清华 大学
深圳研 究生院, 广东 深圳 5 1 8 0 5 5 )
【 摘
要】 科技 的进步 改变着人们的生活, 电子技术的发 展使 得越来越 多的家 电设备现 实 了自动化。单个家 电的 自
( G r a d u a t e S c h o o l a t S h e n z h e n , T s i n g h u a U n i v e r s i t y , S h e n z h e n G u a n g d o n g 5 1 8 0 5 5 , C h i n a )
mo r e a n d mo r e h o u s e h o l d a p p l i a n c e r e a l i t y a u t o ma t i o n . A s i n g l e e l e c t i r c l a a p p l i a n c e s a u t o ma t i o n c o mb i n e d w i h t L~ N t e c h ・ n o l o y ,t g h e w h o l e h o u s e h o l d i n t e l l i g e n t b e c o me r e s e a r c h e r s ’n e w r e s e a r c h d i r e c t i o n a n d t h i n k i n g . A s e t o f i n t e l l i g e n t h o u s e — h o l d mo n i t o in r g s y s t e m b a s e d o n Z i g B e e p r o t o c o l a s s o f t w a r e f o u n d a t i o n,CC 2 5 3 0 a s h a r d w a r e i s d e s i g n e d,t h i s s y s t e m c a n r e li a z e d a t a c o l l e c t i o n a n d s u mma r y o f t e mp e r a t u r e ,h u mi d i t y ,i l l u mi n a t i o n ,g a s ,t h e h u ma n b o d y i n h o u s e h o l d e n v i r o n — me n t , nd a c a n r e li a z e g r a p h i c l a d i s p l a y hr t o u g h t h e RS 2 3 2 s e r i l a p o r t u p l o a d e d t o P C. Ac c o r d i n g t o t h e a c t u a l t e s t ,t h i s s y s - t e m C n a a c c o mp l i s h he t f a mi l y r e l a t e d d a t a d e t e c t i o n wo r k .
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辽宁建材2008年第5期基于Zigbee的智能家居无线图像监控系统设计与实现1引言随着计算机的普及和信息技术的迅猛发展,人们已不满足于传统的居住环境,对家庭及住宅小区提出了更高的要求,智能化被引入家庭及住宅小区,并迅速在世界各地发展起来。
人们对居住环境要求的日见增高,体现在希望住宅不仅更便利、舒适而且更安全。
监控系统作为安全防范的重要手段,越来越多的应用在智能家居中。
无线监控系统集成了计算机技术、无线宽带通讯技术、图像解压缩技术、图像识别技术、红外图像采集技术、工业数据采集等诸多学科的技术。
与传统的有线监控系统相比,它具有很大的优势:系统的组建比较简单,可省去布线的麻烦;具有可移动性,并且不受地点限制,可随意摆放在家里任何一个角落;在拆迁时直接取下布置的无线监控产品就可以带走了。
目前,无线图像监控系统广泛应用于家居监控、交通监控、110报警中心对城市重要现场监控、公安通讯指挥车的重要现场监控、收费站监控系统、油田及矿山的重要现场监控、重要仓库,码头、森林防火监控、银行监控联网等领域。
2无线通信技术介绍目前,各种无线传输技术林立,都在争取成为市场标准。
每个技术都有其立足的特点:有基于传输速度、距离、耗电量等特殊要求的;有着眼于功能的扩充性的;还有符合某些单一应用的特别要求的。
(1)蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放全球规范,其实质内容是为固定设备或移动设备之间的通信环境建立通用的近距离无线接口,能在近距离范围内实现相互通信或操作。
但蓝牙技术遭遇最大的障碍是过于昂贵。
突出表现在芯片大小和价格难以下调、抗干扰能力不强、传输距离太短、信息安全问题等等。
(2)IrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技术,是第一个实现无线个人局域网(PAN)的技术。
IrDA的主要优点是无需申请频率的使用权,因而红外通信成本低廉。
并且还具有移动通信所需的体积小、功能低、连接方便、简单易用的特点。
此外,红外线发射角度较小,传输上安全性高。
IrDA的不足在于它是一种视距传输,两个相互通信的设备之间必须对准,中间不能被其它物体阻隔。
(3)Wi-Fi无线保真技术与蓝牙技术一样,同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。
虽然由Wi-Fi技术传输的无线通信质量不是很好,数据安全性能比蓝牙差一些,传输质量也有待改进,但传输速度非常快,可以达到11mbps,符合个人和社会信息化的需求。
(4)Zigbee是一种新兴的短距离、低速率、低功耗无线网络技术,它是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术提案。
它此前被称作“HomeRFLite”或“FireFly”无线技术,主要用于近距离无线连接。
与蓝牙、红外、GSM/GPRS和无线局域网等无线系统相比较,ZigBee技术的主要包括数据传输速率低、功耗低、成本低、时延短、安全、网络容量大、优良的网络拓扑能力、有效范围小、工作频段灵活等特点。
赵强(沈阳建筑大学,辽宁沈阳110168)[摘要]本文结合智能家居监控系统的实际需求,提出了一种基于ZigBee协议的无线图像监控解决方案,并介绍了该方案的硬件设计、软件开发的方法及过程。
[关键词]ZigBee;智能家居;图像监控;无线通信;微控制器[中图分类号]TU858[文献标识码]A[文章编号]1009-0142(2008)05-0028-03[收稿日期]2008-05-1428图1系统结构框示意3系统硬件设计3.1系统芯片及微控制器设计系统芯片选择的是Nrodic公司的nRF905(2.4GHz)射频芯片。
nRF905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。
本系统结构框图如图1所示。
微控制器选择的是Cygnal公司C8015F330D高性能单片机。
在本系统中,为实现C8015与nRF905之间的SPI连接,将C8015的特殊功能管脚定义如下:P0.0———SPI的SCK引脚P0.1———SPI的MISO引脚P0.6———SPI的MOSI引脚P0.7———SPI的NSS引脚P1.1———nRF905的FIFO引脚P1.2———nRF905的FI-FOP引脚P1.3———nRF905的SFD引进3.2图像采集接口设计摄像机选择的是深圳市中盈科隆科技有限公司生产的CT-04串口摄像机。
CT-04摄像头接到取图命令后开始采集图像,图像压缩为JPEG格式输出,摄像头采取分包传递的方式,每传递一个数据包,只有得到上位机的确认命令,摄像头才开始传下一个包,直到图像传递完成。
(1)数据包数据包的大小可以调整,可以一次传送一幅图片。
本摄像头默认数据包的大小为512个字节(不能一次性接收整个640*480的JPEG图像)(2)图片大小设定320*240选择0x81640*480选择0x82(3)摄像头开始命令(320*240):0x400x400x610x810xFF0xFF0xFF0xFF0x0D0x0A(640*480):0x400x400x610x820xFF0xFF0xFF0xFF0x0D0x0A(4)摄像头取图命令(320*240):0x400x400x620x810xFF0xFF0xFF0xFF0x0D0x0A(640*480):0x400x400x620x820xFF0xFF0xFF0xFF0x0D0x0A(5)图像数据包格式0x400x400x630xKK0xKK0xXX0xXX0xFF0xPP……0xVV0x0D0x0A3.3C8015与串口摄像机CT-04的连接串口摄像机与C8015通过串行通信方式连接,如图2所示。
4系统软件开发4.1开发平台本开发平台能够协助设计人员快速评估及着手开发多种不同的无线网络ZigBee应用,该工具包支持ZigBee802.15.4标准协议,用以开发无线网络控制及监控应用。
软件:CygnalIDE,SmartRFStudioCygnal的集成开发环境(IDE)提供了开发与测试一个设计所必需的工具。
使用IDE与C8015F330DMCU的片内JTAG调试逻辑接口,提供一个完整的开发系统,可以对安装在最终应用系统中的MCU进行非插入式的全速在线调试,不需要另外的目标RAM、程序存储器、或者通信通道。
Cygnal的IDE支持C语言和汇编语言的源码级调试,支持单步执行(包括单步通过中断服务程序)、运行至断点、条件存储器观察点(数据断点)以及修改和检查寄存器、数据存储器和程序存储器。
Cygnal的IDE在Windows95/98/Me/2000/XP下运行。
IDE与目标MCU之间通过PC的串口和目标MCU的JTAG接口进行通信。
RS-232与JTAG之间的协议转换由串行适配器完成。
4.2系统软件流程系统软件流程图如图3所示。
图2C8015与摄像机CT-04连接示意图3系统软件流程◎论文29辽宁建材2008年第5期4.3系统初始化(1)系统时钟初始化程序如下:OSCXCN=0x67;//设置外部时钟while(!(OSCXCN&0x80));//等待外部时钟状态OSCICN=0x08;//外部时钟稳定,可以使用(2)串口初始化程序如下:SADDR0=0x00;//SADDR0为UART0从机地址设置寄存器SSTA0=0x01;//SMOD0=0,UART0波特率2分频禁止SCON0=0x50;//工作在模式1,为8位可变波特率通信SCON0&=0xFC;//将TI0和RI0清0(3)中断初始化程序如下:IE=0x80;//允许所有中断EIE2=0x01;//时钟3中断使能EIP2=0x01;//设置时钟3高电平有效(4)定时器初始化程序如下:CKCON=0x00;//ClockControlRegisterTH0=0x00;//Timer0HighByteTL0=0x00;//Timer0LowByteTH1=0x00;//Timer1HighByteTL1=0x00;//Timer1LowByteTMOD=0x55;//TimerModeRegisterTCON=0x50;//TimerControlRegister5系统测试系统测试的硬件由PC机、ZigBee无线收发装置、串口摄像机组成,目的是验证监控前端的性能,包括无线收发器的性能和图像采集的性能。
PC机通过串口RS-232与ZigBee无线收发装置连接。
试验的测过程是:PC机发送命令,ZigBee无线收发装置传送命令至串口摄像机,串口摄像机根据命令发送相应的图像经ZigBee无线收发装置传输至PC机,PC机对图像进行解码显示。
系统测试的软件环境为MicrosoftVisualStudio.NET。
测试系统结构如图4所示。
图像的传输及解码:CT-04的默认图像的传输率为19200波特率,分辨率为640×480。
JPEG解码的流程图如图5所示。
6结论本系统针对智能家居的监控需求,利用ZigBee协议完成了智能家居无线监控系统的设计。
本文所述的无线图像采集和传输系统,还可广泛用于银行、变电站、车站、办公大楼等场所,比传统监控方式经济、快捷,有着广阔的市场和应用前景。
参考文献:[1]MankuG,MotwaniR.IEEE802.15.4ofWirelessMediumAccessControl(MAC)andPhyscialLayer(PHY)specifica-tionsforLow-rate[J],RadioandWireless,2005,2(6):4-12.[2]王权平,王莉.ZigBee技术及其应用[J],现代电信科技,2004,10:18-25.[3]原林.嵌入式技术在智能家居控制系统中的应用[J].自动化技术与应用,2006,25(1):71-74.▲图4系统测试结构图5JPEG解码流程示意30。