基于ZigBee的智能家居系统研究与实现
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的智能家居系统研究
为几十米 到几 百米 之 间，网络容 量
大 ，可容纳６ ０ ０ 设备。Ｚ ｇ ｅ 提 ５ ０个 ｉＢ ｅ 供 了数据 完整 性检 查和鉴权 功 能， 好 ，可 裁 剪 程 度
‘ ‘ 一 一 一 一
ｌｉ ｅ Ｉ ｉｅ ｌ ｌ ｉｅ Ｉ ｇ ｅ Ｊ ｇ ｅ ｇ ｅ ＺＢ ￣ｔ ＺＢ ￣ ＺＢ ￣
能家居 系统 结合计 算机技 术 、 自动 大部 分是 控制命 令 以及一些 检测 数 插座 以及安 防消 防设备等 ，是智 能
控 制技 术和 网络通 信技术 ，为家庭 据 。为此 ，Ｚ ｇ ｅ 技术 非常适合 应 家居 系统 的控 制 以及 执行 设备 。智 ｉＢ ｅ
生活提 供便捷 、舒 适 、安 全 、节能 用在 智 能家居领 域 ，甚至可 以说 是 能终端 包括一 个Ｚ ｇ ｅ 模块负责 无 ｉＢ ｅ 以及健康 等 各方面 服务 ，大大提 高 为智能家居系统量身定做 的。
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一
研发展＿ Ｉ （ （
基于Ｚ ｇ ｅ 的智能 家居 系统研究 ｉＢ ｅ
浙江工业职 业技术 学院 王 坚锋
【 摘要 】智能家居系统由主控制器、遥控器和智能终端构成，能够对灯光、窗帘、家用电器、智能插座等家用设备进行
手 自动控制 。智 能家居 系统采用低 功耗Ｚｇ ｅｌ 线技术组 网，每个 智能家居设备都包括一个ｚｇ ｅ通信模 块负责无线数据的接 ｉ ｅ Ｂ ｉＢ ｅ 收与发送 。智能家居 系统的控制策略包括手动控制 ，情景模式 以及 时间程序等。
家居系统进行远程监控。主控制器采 可 以很方便 的对 家里 的所有智 能终
２方 案 设计 ．
２ １Ｚ ｇ ｅ 技术简介 ． ｉＢ ｅ Ｚ ｇｅ 是一种 短距离、低速率 、 ｉＢ ｅ
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。
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技术的智能家居系统设计研究
⑥ 网络 容量 大且组 网形式灵 活多样， Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ协议对 大量的网 居 系统的信息 化、 网络化 、 智能化 是当前家居 系统 的发展趋 势 。 延； 络 节 点 以及 多种 组 网方 式都 能有 效支 持 等 。 由于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ协 议 的 其 中基 于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 技 术 的智 能 家 居 系 统 为 人 类 的生 活 环 境 带 来 了
网 络路 由器 以及 网络 终 端 设 备 三 种 功 能 设 备 ， 有 效 解 决 了有 线 网络 布 线 困 难 以及 扩 展 性 差 等 的 不 足 ，应 用 无 义 了 网 络 协 调 器 、 其 中的网络协调器、 网络 路 由 器 为 全 功 能 器 件 ， 而 网络 终 端 设 备 线 组 网 技 术 的 智 能家 居系 统 成 为 必 然 的发 展 趋 势 。
． １ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ设 备 智 能 家居 是 以住 宅 为 平 台 ， 利用综合布线、 网络 通 信 、 自动 控 ４
Ｆ Ｆ Ｄ ） 和简化功能器件 （ Ｒ Ｆ Ｄ ） 两种类型 ， 其 中的全功 的 住 宅 设 施 与 家 庭 日程 事 务 的管 理 系 统 ，对 人 们 居 住 环 境 的 舒 全功 能器件 （ 适性 、 便利性、 安全性 以及艺术性等进行 了有效 的提升ｆ １ ＿ 。实现家 能 器 件 不 但 可 以与 网络 中 的 任 何 设 备 实 现 通 信 ， 还 可 以作 为 网 居 智 能 的 工 具 包 括 先 进 的 计 算 机 技 术 、 网 络 通 信 技 术 以 及 电力 络 协 调 者 对 其 他 网络 设 备进 行 协 调 ；简 化 功 能器 件 只 能 与 全 功 而两个简化功 能器件之 间是不能直接通信 的， 自动 化 技 术 等 ，这 些 先 进 的 技 术 将 与 家 居 生 活 相 关 的各 个 子 系 能器件进行通信 ， 。Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ网络 主 要 定 统 进 行 网 络 化 的 综 合 管 理 。当 前 短 距 离 无 线 通信 技术 发 展 迅 速 ， 并 且 这种 器件 也不 具 备 网络 协 调 者 的 功 能
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。
一、系统（主设备）结构及各部分功能在整个系统设计方案中，以C8051F020为核心，作为数据处理器和设备控制器，整个设备也可作为工业现场设备，从属于ZigBee核心控制器。
系统（主设备）结构如图所示，图1 系统（主设备）总体结构图上图中所示各个模块的基本功能分别为：（1）湿度传感器模块：把传感器信号作滤波处理，并送入单片机模拟通道。
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ARM和ZigBee技术智能家居系统的设计与实现中期报告
基于ARM和ZigBee技术智能家居系统的设计与实现中期报告一、课题背景和研究意义智能化家居作为当前智能化发展的热点，受到越来越多的关注和研究。
随着科技的进步和人们生活水平的提高，人们对于生活品质的要求越来越高，这也促进了智能化家居发展的趋势。
智能化家居的实现需要多种技术的支撑，其中ZigBee技术和ARM架构被广泛使用。
ZigBee技术是一种低功耗低速率的无线通信技术，具有可靠性高、安全性好、节能、网络规模大等优点，在智能家居系统中常被用于家庭设备的连接和控制；而ARM架构则是一种低功耗、高性能、嵌入式设备常用的处理器架构，被用于控制系统、传感器等方面。
基于ARM和ZigBee技术的智能家居系统设计和研发，具有重要的实际应用价值和研究意义。
本课题旨在探究基于ARM和ZigBee技术的智能家居系统的设计和实现，实现家庭设备的联网和远程控制，为人们舒适的生活提供可靠的技术支撑。
本文旨在介绍研究方案以及目前进展情况，为后续研究提供理论基础和实践参考。
二、研究方案1、总体设计思路本文所研究的基于ARM和ZigBee技术智能家居系统，主要由两部分构成：智能家居终端设备和智能家居控制中心。
智能家居终端设备包括各种家居设备如电灯、插座、温度传感器、烟雾传感器等，这些设备通过ZigBee技术连接到智能家居控制中心，实现联网和远程控制。
智能家居控制中心使用ARM架构的处理器，通过各种应用软件实现对家居终端设备的控制，实现远程控制的功能。
2、具体实现步骤（1）硬件设计智能家居终端设备硬件设计主要包括以下内容：①ZigBee无线模块的选用和连接：选用低功耗且性能优良的ZigBee 模块，使用UART通信协议与处理器相连接。
②传感器的选用和连接：选择与处理器兼容的传感器，使用模拟或数字信号与处理器相连接。
③控制继电器的选用和实现：选用兼容的控制继电器，通过GPIO实现继电器控制。
智能家居控制中心硬件设计主要包括以下内容：①选用ARM架构的处理器：选用适合的ARM处理器，支持相应的外设接口，例如GPIO、UART、SPI等。
基于ZigBee技术的智能家居系统的研究
．
耗 。（ ３ ） 拥 有超大容量 的网络， 在一个Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 网络 中可容纳近 外围控制 电路运作。
． ３智能家居系统整体结构设计 ６ ６ ０ ０ ０ 个设备， 因为Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 的组网可变形为多种组 网模式 以及 ３
ｅ ｅ 技术与家庭网络接轨的优势
快的进入千家万户， 改变人们 的日常生活。
智能家居 分控 制器包含 家电控制 器、 安 防控制器 、 环境控 制器 、三表控制器 四种。 每个控制 器分管不 同部 门， 但其 核心
１ Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技 术
控制器 采用Ｃ Ｃ ２ ４ ３ ０ 芯片为控制器 ， Ｃ Ｃ ２ ４ ３ ０ 芯片是一 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技术是一种近距 离、 双 向的无线通讯技术 。 在数据 是相通 的， 种系统 芯片 （ Ｓ Ｏ Ｃ ） Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ 的解决 方案 ， 它是一种 兼具高性 能的射 链路层 中医Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ８ ０ ２ ． １ ５ ． ４ 为标准 ， 在网络层 、 表示层、 应用层 Ｃ Ｃ ２ ４ ３ ０ 芯片将无线收发器和处 理器 融为一 ｌ ｆ ３ Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技术来制定。 与蓝牙、 无线Ｕ Ｓ Ｂ 、 ｗ ｉ — ｆ ｉ 等无线接入设备 频收发器和控 制器 。 在 能耗只需要少数 的外围辅助电路就可完成Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 节点分 相比， Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 技 术具有 以下三点优势。（ １ ） 低 成本， 一块Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 体，
CC2530毕业论文---百度文库上传
课程设计CC2530智能家居系统的设计与实现所在专业通信工程所在班级通信1092学生姓名指导教师冯青职称讲师时间2012年11 月23 日CC2530智能家居系统的设计与实现摘要：基于ZigBee协议栈构建了组网配置灵活且稳定的无线自组织网络系统，并在此基础上通过利用各种传感器和光耦合器等将其应用于智能家居系统。
采用温度传感器和光照度传感器采集信息监测环境，根据环境温度和光照强度信息，使用光耦合器智能控制空调电源和电灯等家电的开关，再反馈回芯片加点的工作状态，同时设计遥控节点和上位机可以随时控制开关。
关键词：智能家居；ZigBee；CC2530；自组网；低功耗；节能一、设计说明本设计利用CC2530是TI公司设计的第二代兼容ZigBee/IEEE802.15.4标准的载波频段是2.4G 免申请许可的无线单芯片。
具有业内领先的抗干扰性，链路预算，可以在较宽的电压范围内正常工作。
此外，CC2530还有广泛的硬件支持，包括数据包侦听，数据缓冲，突发传输，数据加密，数据认证，信道清理评估，链接质量指示，数据包时戳等。
系统采用TI的无线SoC集成芯片CC2530，基于TI的ZigBee2007/Pro协议栈，即Z-Stack软件构架实现无线自组织网络。
网络由ZigBee协调器节点、路由节点和终端节点组成。
其中协调器初始化一个ZigBee无线网络，是整个网络的协调者，负责整个网络和与外界的联系，基于ZigBee协议栈构建了组网配置灵活且稳定的无线自组织网络系统，并在此基础上通过利用各种传感器和光耦合器等将其应用于智能家居系统。
采用温度传感器和光照度传感器采集信息监测环境，根据环境温度和光照强度信息，使用光耦合器智能控制空调电源和电灯开关等家用电器，同时设计遥控节点和上位机可以随时控制开关。
我针对开发的智能家居控制系统是以建筑住宅为目标而设计的专业平台，将多向控制为核心，打造智能家居一体化以及服务管理多效合一的高效、安全、方便、节能为一体的智能家居控制系统，他以先进的通讯控制技术，组织成为以家居服务为前提，然后以家电自动化系统为服务功能的管理集成系统，充分体现方便的网络信息便利优势，以利于完成居住者舒适、方便的高效安全住宅。
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的智能家居控制系统的研究与设计
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基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ的智 能家居控 制系统 的研究 与设计
徐 书 芳 ，王 金 海 ，宫 玉 龙 ，任 凯
（ 天 津工 业 大 学 电子 与 信 息工 程 学 院 ， 天津 ３ ０ ０ ３ ８ ７ ）
摘 要 ：基 于 智 能 家 居 控 制 系统 的 不 足 和 发 展 现 状 ， 采 用 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技 术 和 Ｇ Ｐ Ｒ Ｓ技 术 把 家 庭 网 络 与
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｓ ｕ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇ ｅ ｎ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ，Ｚｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ ＧＰ ＲＳ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ｗ ｇ ｅ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｔ ｈ ｅ ｈ ｏ ｍｅ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｏ ｕ ｔ ｓ ｉ ｄ ｅ ｎ ｅ ｔ ｗ ｏ ｒ ｋ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｓ ｍａ ｒ ｔ ｈ ｏ ｍｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ．Ｔ ｈ ｅ ＡＲＭ９ ２ ０ Ｔ ｃ ｏ ｒ ｅ ｏ ｆ￥ ３ Ｃ ２ ４ ４ ０ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ｗ ａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ，ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｄ ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｅ ｓ ｓ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ．Ｒ ｇ ｅ ｍｏ ｔ ｅ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ｐ ｈ ｏ ｎ ｅ ｕ ｓ ｅ ｒ ｓ ｂ ｙ ｓ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ Ｓ ＭＳ ，ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｔ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈ ｏ ｍｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ａ ｎ ｃ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ
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无线网络通信的智能家居系统
居 网络 ， １ － ｌ Ｏ Ｏ ｍ 的传 输距 离能 够满足 普通 家 庭 的需要 ， ２ ０ － ２ ５ ０ Ｋ ｂ ｐ ｓ的带 宽 满 足 安 防 、温 湿 度 等 家 居 相 关 信 息 容 量 的 需 要 。其 低 功 耗 的优 点 ， 能 够使 用两 节 普 通 ５号 电 池 正 常 工 作 ６ ～
１ 家 庭 组 网技 术 家 庭 网 络 可 以划 分 为 外 部 网 、 网关 和 内部 网三 个 部 分 。 外 部 网可 以是 局 域 网 、 有线电视网、 电话 网 和 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 等 网 络 Ⅲ， 目前 大 多 数 采 用 比较 成 熟 的组 网技 术 。 内部 网 主 要 用 于 连 接 家 庭 内
近年 来 ， 随 着 网络 技 术 和 通 信 技 术 的迅 速 发 展 ， 人 们 不 仅 对 家 居 的 自动化 和信 息 化 程 度 要 求 越来 越 高 ，而 且对 家用 设 备 控 制 的灵 活 性 以及 对 外 部 信 息 获 取 的 方 便 性 提 出 了 更 高 的要 求 。 这 就 需 要 建 立 完善 的智 能 家 居 网 络 系 统 ， 并构建智能化小 区， 从
建 立 一 个 无 线 网 络 的前 提 和 基 础 是 选 择 一 个 合 理 的 网络 拓 扑， 网络 拓 扑 的结 构 可 以决 定 网络 的 成本 、 速度 、 特 点 和 实 现 的功 能 。 目前 广泛 采 用 的 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ内部 网络 主要 包 括 ： 星形（ ｓ ｌ ａ ｒ ） 、 树 形（ Ｃｌ ｕ ｓ ｔ ｅ ｒ — Ｔ ｒ ｅ ｅ ） 、 网状 形 （ Ｍｅ ｓ ｈ ） 等 结构 。如 图 １ 所示。
２ ４个 月 ， 并且 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ协 议 结 构 简 单 ， 可以使用免 费的 ２ ． ４ ＧＨ ｚ 频段 ， 低成 本 有 助 于 智 能 家居 的普 及 。
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2019年5月来实现显隐性病毒的有效清除,降低恶性事件发生的可能性。
3结束语总而言之,随着互联网信息技术的快速发展,各种各样的网络安全因素对人们工作生活所造成的影响越来越大,网络信息安全也受到了越来越多人的重视。
并且网络信息拥有应用性与综合性相对较强的特征,其不单单属于一项技术问题,还属于一项管理问题,和方方面面的知识都有着十分密切的联系。
所以,在进行计算机网络信息安全问题预防管理的时候,应该将各项可能对其造成影响的因素都考虑进去,并以此为基础对网络完全体系进行健全完善,这样才可以将其作用更大程度地发挥出来,给人们的工作生活提供更大的便利,进而为中华民族伟大复兴中国梦的实现提供更有力的支持和保障。
参考文献[1]强龙龙.计算机网络安全技术的影响因素分析与防范措施探讨[J].信息与电脑(理论版),2019(03):206-207.[2]马保银,王佳星,罗振邦,刘美宏,刘征,麦麦提阿吉·买买提沙吾提,钱基恒,刘赢赢.计算机网络信息安全中的虚拟专用网络技术运用分析[J].中国新通信,2019(03):74.[3]尚永强.基于计算机网络技术的计算机网络信息安全及其防护策略[J].电子技术与软件工程,2018(24):180-181.[4]张艾玲,姜婧娆.项目教学法在《计算机网络管理与安全》课程的应用探究[J].大连教育学院学报,2018,34(04):61-62.[5]郭军武.涉密计算机信息安全管理体系在测绘行业的设计与实现[J].资源信息与工程,2018,33(06):187-188.[6]公安部检测中心成为“计算机信息系统安全专用产品销售许可”检测机构[J].中国安全防范认证,2017(06):3.收稿日期：2019-4-15作者简介：李长隆,男,湖北潜江人,工程师,硕士研究生,研究方向为信息安全。
基于ZigBee的智能家居系统研究与实现邵羿晗（江苏省南通市如东高级中学，江苏省南通市226400）【摘要】随着社会经济的持续发展和居民生活水平的不断提高，家庭室内智能设备被越来越多地应用于人们的日常生活中，基于物联网和人工智能的综合性智能家居系统应运而生。
智能家居系统主要由各种家居单元、控制系统和通信网络组成。
作为近场通信中的关键技术分类，ZigBee通信技术可以有效提高智能家居系统的信息交换效率，同时有着功耗低、可靠性高的优势。
本文从智能家居的概况和发展讲起，就Zig-Bee技术及其在智能家居系统中的作用进行了分析。
【关键词】智能家居；ZigBee；网络协议；系统架构【中图分类号】TP273.5【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2019）05-0015-021智能家居概况及其发展1.1智能家居概况进入21世纪以来,信息化社会的发展不断提速,我们的生活已经被各种信息化科技产品所包围,人工智能技术和互联网技术极大改变了人类的生活方式。
在新时代的家居生活中,家居不再只是满足人们休息居住的需求,更多地则是承担着家庭娱乐、信息交互、提高生活质量的功能,人们试图将家庭中的各种家具连接在一起,智能地实时控制整个家居系统。
在这样的市场需求下,智能家居应运而生,其以智能控制、网络通信和传感器技术为平台,在家庭中通过若干传感器收集家庭的环境信息,例如温度、湿度、亮度、声音等,并采集用户的指示,智能调节家庭中各种家居设备,例如空调、窗帘、灯具等。
智能家居完全颠覆了现有的家居生活方式,家居生活不仅变得更加舒适,同时被赋予了更多功能,家庭主人足不出户便可所示访问各种信息,享受各种服务,智能家居将家庭变成了一个个对外的接口,互联网中的所有信息变得触手可及,如图1所示[1]。
智能家居的特点主要有以下几点:(1)家居自动化管理;(2)家居物联网化、信息化;(3)家居信息数字化。
1.2智能家居的发展智能家居起源于20世纪的美国,著名的企业家,微软公司的创始人———比尔·盖茨最早提出了智能家居的概念,当时很多科技企业都纷纷加入智能家居的研发中。
1980年,芯片企业霍尼韦尔公司研发了一种全家庭自主智能控制系统,通过此系统主人可以实时控制家庭中的所有用电器,并且可以对各种电器的属性和工作模式统一进行配置,该系统也被认为是史上首款具有真正智能家居意义的智能系统。
几乎同一年代,美国麻省理工学院研制出一款名为MAVHOME的智能家居系统,该系统对于家庭中电器的常见设置都有备选,可供用户选择各种情景模式,同时功耗很低,但是连接性和扩展性稍显不足,只可连接最多8个设备。
经过几十年的发展和变革,智能家居在全球范围内增长迅速,据统计,截止2108年,美国的智能家居市场规模已接近300亿,同时有超过十万户家庭享受着智能家居带来的便利[2]。
智能家居的发展可以概括为以下的四个重要时期:①20世纪80年代:概念产生期;②21世纪初:产品定型期;③2007-2010年:技术突破期;④2011年至今:融合发展期。
智能图1智能家居示意图通信设计与应用152019年5月家居的前景被很多专家和企业所认同,目前大多数国内外科技企业都在积极布局这一潜力领域,例如美的、海尔、小米、安居宝等。
2智能家居中的ZigBee 技术智能家居系统主要分为感知层、网络层和应用层,其中感知层是若干的传感器,包括温度、湿度、光照、位移等传感器,这些传感器会将大量的信息传输到控制中心,网络层主要实现信息传递的功能,其中ZigBee 就是一种典型的网络层通信技术。
ZigBee 技术是一种使用广泛的近场通信技术,其主要特点是四低,即:低能耗、低成本、低速率、低门槛,同时其也是一种全双工通信技术,足以满足大多数的应用场景[3]。
2.1ZigBee 技术的特点ZigBee 技术之所以广泛应用于智能家居之中,是由于其多种特性。
首先,ZigBee 是一种开源通信协议,没有注册专利,所以在使用ZigBee 技术时不用为其支付高额的专利费,同时ZigBee 的通信协议较为简单,而且兼容了早期的各种通信模式,所以大多数设备都可以使用该种协议,使得ZigBee 技术的应用成本低廉。
另外,ZigBee 的能耗极低,这主要是得益于其自动休眠模式,当对接两设备间通信信号停止时,两端的设备自动进入休眠状态,据测试,大多数ZigBee 设备仅仅通过一节5号电池便可工作1年左右的时间。
其次,短延迟也是ZigBee 的一个重要特征,在设备未启动时,其搜索智能家居设备的延迟不大于30ms ,而当ZigBee 设备已连接后,其通信延迟不大于10ms ,此种特性足以满足智能家居实时控制和快速响应的需求。
最后,ZigBee 协议专门为通信添加了三层通信协议保障,还有防火墙等虚拟设施,使其安全性相比于其他通信方式更好。
正是基于以上的特性,ZigBee 技术越来越多地应用在智能家居网络的构建之中。
2.2ZigBee 网络协议结构ZigBee 协议属于高级通信协议,是基于上世界的IEEE 协会制定的802协议,主要约束了网路的无线协议、通讯协议、安全协议和应用需求等方面的标准,其有效转播速率可以达到300Kbps (千比特率)[4]。
和计算机通信的模式类似,ZigBee 的网络协议是分层结构,自下而上主要由五层结构构成,其中包括用户层,ZigBee 联盟和IEEE802.15.4协议,如图2所示。
3基于ZigBee 的智能家居实现形式3.1ZigBee 智能家居网关架构智能家居的功能需求主要有灯光控制、门窗控制、远程报警、温湿度监控和视频监控等组成,无论是哪一种系统需求,都需要传感器将信息传递至网关,然后由网关同意传输到智能控制系统,最后指挥执行器完成各种任务。
根据智能家居的功能需求,ZigBee 网关与物联网结合,其主要控制设备有以下几种:手机APP 、平板电脑、桌面级电脑、智能控制器、单一功能开关等,当智能家居的成员需要工作时,由控制设备发出信号,信号由TCP/IP 网络传输至互联网(当用户不在智能家居网络中时,传输至互联网,当用户链接至本地智能家居网络时,数据传输至局域网),然后,信号需要接入家庭的物联网平台进行处理,最后物联网和各应用设备之间的通信通过Zig 鄄Bee 网关实现。
根据以上的理论分析,可以得出基于ZigBee 的智能家居网络架构,如图3所示。
3.2ZigBee 智能家居网络设计此架构中,关键点是物联网和下层的执行设备、传感器之间的通信,也就是ZigBee 网关,主要涉及到局域网络网关服务器搭建和网络远程访问技术等。
如图3所示的通信架构在转换过程中,ZigBee 需要先对所发送数据打包,形成协议数据包(此数据包的底层封装依赖于TCP/IP 协议),所以物联网在对上层通信时,只需要将ZigBee 协议去除,就可以直接传递给上层网络[5]。
此系统的运转依赖于大量的硬件,其中主要硬件设计需要注意以下几点:(1)ZigBee 协议的硬件适配性。
前面提到,ZigBee 设备具有很好的网络兼容性,此时则需要考虑物联网和上层网络的通信适配,使得系统软硬件相互兼容,通信可以有序进行;(2)ZigBee 网络协议和设备API 对接,此要求主要是为了满足传感器的多样性,通过统一接口和复用接口,使得用户可以轻松扩展传感器和更多设备;(3)系统的及时更新。
物联网和互联网的发展迅速,很多标准和通信协议几乎每年都在发生变化,不论是网关还是各种通信网卡,其中的通信系统软件都必须及时更新。
4结束语智能家居的时代已经到来,如果将智能家居比作人体,那么网络通信则是智能家居的神经和血管,担负着不可或缺的作用。
基于ZigBee 技术的智能家居网络,层次结构分明,开发难度低,稳定性强,同时能够在低成本的情况下满足绝大多数设备的接入需求。
在未来,ZigBee 将继续迭代,同时不断兼容其他网络协议,通过网络间的互联互通互融,构建更加便捷和高效的智能家居网络。
参考文献[1]韩文理.基于4G 网络新型智能家居远程监控系统的研究[J].电子设计工程,2018,26(10):96-100.[2]邵俊嘉.基于移动通信网络的智能家居通信设计[J].数字通信世界,2018,No.160(4):63+65.[3]冯春卫.基于ZigBee 协议的果园环境信息远程监测系统[J].电子设计工程,2017,25(16):112-116.[4]戴振华.基于Zigbee 协议的农业温湿度数据采集系统开发[J].湖南科技学院学报,2017,38(6).[5]尹航,张奇松,程志林.基于ZigBee 无线网络的温湿度监测系统[J].机电工程,2008,25(11):20-23.收稿日期：2019-4-6图2ZigBee网络协议层次图图3基于ZigBee 的智能家居网络架构通信设计与应用16。