基于ZigBee的智能家居遥控器设计
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的智能家居控制系统的设计
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2 0 8・
价 值 工 程
基于 Z i g B e e 的 智 能 家居 控 制 系统 的设 计
De s i g n o f I nt e l l i ge nt Ho me Co n t r o l S y s t e m Ba s e d o n Zi g Be e
基于ZigBee的无线智能家居控制系统设计
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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。
在智能家居系统中,ZigBee技术被广泛应用于各种智能设备之间的通信和控制。
例如,通过ZigBee技术,智能照明系统可以实现远程控制、定时开关、场景设置等功能;智能安防系统可以实现门窗传感器的实时监控、报警推送等功能;智能环境监测系统可以实现温度、湿度、空气质量等环境参数的实时采集和传输。
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的智能家居控制系统的设计
随着经济的发展,生活水平的提高,生活节奏的加快,设计一种智能化的居住环境可以为人们的生活提供各种便利。
同时,人们也渴望一种智能化的居住环境,保证生活的安全性、快捷性便利性。
智能家居融合了无线传感网络技术和计算机技术。
该文介绍,智能家居控制系统采用了ZigBee技术。
系统的架构和总体设计为:通过ZigBee技术,使用CC2530作为无线传感网络节点的核心芯片,CC2530连接传感器,构成节点。
节点之间采用星形网络拓扑结构,组成智能家居传感网络。
节点设备可以对家居环境内的状态信息进行采集和数据预处理。
该系统虽然不足以反映现代智能家居系统的全貌,但是在某些方面体现出智能家居的方便性和实用性,以及其广泛的应用前景。
1 ZigBee 技术简介ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。
根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
它的特点是近距离、低功耗等,主要适用于自动控制和远程控制等领域,同时可以嵌入各种设备。
简而言之,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术。
ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。
其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。
ZigBee的特性如下所示:(1)在低耗电待机模式下,2节干电池可支持1个节点工作6~24个月,甚至更长。
这是ZigBee的最突出优势之一。
相比较而言,蓝牙能工作数周,WiFi可工作数小时。
(2)低成本,而且ZigBee免协议专利费。
(3)低速率,能够满足低速率传输数据的应用需求。
(4)近距离,传输范围一般在10~100m之间,在增加发射功率后,能够增加到1~3km。
(5)短时延,ZigBee的响应速度较快,一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms。
(6)高容量,最多可组成65000 个节点的大网。
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网络的智能家居终端控制器的设计
环境信息 , 上 传至嵌入式 智能 家居 网关 , 同 时 也 能 从 网 关 接 收 命 令 实 现 对 被 控 对 象 的控 制 , 节点 之 间 通 过 最 优 路 径 算 法 实 现 自组 织 , 从 而组 成 一个 无 线 传 感 器 网络 。
图 1 智 能 家居 整 体 框 图 功能的终端控制节点需 要完成 以下功 能 : 首先 , 节 点 要 建 立
居控 制 的智 能化 。 关键词: Z i g Be e网 络 ; 智 能家居 ; 终 端 控 制 器 中 图分 类 号 : TP 3 9 3 文献 标 志码 : A 文章 编号 : 1 6 7 2—3 4 9 X( 2 0 1 3 ) 0 6—0 0 4 2—0 4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
De s i g n o f I n t e l l i g e nt Ho me Te r mi n a l Co nt r o l l e r Ba s e d o n Zi g Be e Ne t wo r k
ZHAO Qi n g — p i n g,J I ANG En — h u a
( Sc ho ol of Phy s i c s a nd El e c t r o ni c I nf or ma t i on, Hu a i b e i N or ma l U ni ve r s i t y,H u a i be i 2 35 0 00,Chi n a )
第 2 6卷 第 6期 2 0 1 3年 1 1月
唐 山 学院 学报
J o u r n a l o f Ta n g s h a n Co l l e g e
VoI . 2 6 NO. 6
NO V. 2 01 3
基于ZigBee技术的家居智能控制系统设计
随着物联网技术的不断发展,未来智能家居控制系统将更加智能化和自动化。 我们相信ZigBee技术将在其中发挥更大的作用,推动智能家居控制系统的进一步 发展。在未来的研究中,我们将继续深入探讨ZigBee技术在智能家居控制系统中 的应用,以提高系统的性能和功能,满足人们日益增长的家居生活需求。我们也 希望能够引起更多相关领域的研究者和技术人员的,共同推动智能家居技术的进 步和发展。
(2)控制器模块:中心控制器是整个家居智能控制系统的核心,它负责接 收传感器传输的数据,并根据预设的算法对数据进行分析处理,然后向执行器发 送控制指令。我们选用具有较强处理能力的单片机作为控制器。
(3)显示屏模块:为了方便用户对家居环境进行可视化操作,我们设计了 一款触摸显示屏,用户可以通过显示屏查看家居环境的相关信息,也可以根据自 己的需求进行相关操作。
Байду номын сангаас
家居智能控制系统设计
1、整体设计思路
家居智能控制系统设计主要包括硬件和软件两个部分。在硬件方面,我们采 用ZigBee无线通信技术,以实现对家居设备的远程控制和监控。在软件方面,我 们开发了一套基于ZigBee技术的智能家居控制软件,以实现对家居设备的智能化 控制。
2、具体模块设计
(1)传感器模块:为了能够实现对家居环境的实时监测,我们设计了多种 传感器,如温度、湿度、光照等传感器。这些传感器通过ZigBee技术将数据传输 到中心控制器。
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4、安全设计
在智能家居控制系统中,数据传输的安全性是非常重要的。为了确保数据的 安全性,我们采用了多种安全措施。首先,我们采用了数据加密技术,确保数据 在传输过程中不会被恶意攻击者获取。其次,我们采用了传输通道保密技术,确 保数据传输的通道不会受到干扰和破坏。此外,我们还对系统进行了权限管理, 只有经过授权的用户才能对家居设备进行操作。
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的智能家居遥控器设计
什☆E咏L一;氅熙燕苎:气K卵固基于Z i gB ee的智能家居遥控器设计‘=稿州太拳电气工枉々自动№卞慧韬连喝州3501082.俩连雀砬林科技有限心i】,m连福州350015)摘要:升目C--种基于Z i gB ct技术的日控罄☆”女$。
目#7硬件§统的原理和女目口计电路,并≈软件设计∞i点进行7竹绍。
该遥控器通过5x5键盘^机接口+对其他^线节点进行设置和控制,并在L C I)显i屏±显i女镕过#目控Ⅻ镕军。
渡遥控器具育低自#、低成本、可m n&制、目同i镕荨特^,可r a&月f女月***等领域。
关键词镕%i居;z,蛐”技术;传藤器:组网:遥控器中目分类号:¨’872女献标志日l{i章%号:1674“】1(Ⅻ……㈨/1I350引言H前市场P}I{*的很多家川I U器掷带柯逍拧器.但绝大多数都址基j:“外射频技术i殳i P 的,如电税机遥控器、卒州遥控器D V D遥控器等肚r红外技术设计的道#!器给人“J的牛活带束r许多便利.通过这此遥控器人们lⅡ以在趴离电器儿水之外方便地操控电嚣f u这些遥控器一般都为A线遥控.遥控信号尤法绕过障碍物,也无法埘电器进}i组网控制.且有救距离短:Zi gB e e是最近几年兴起的一种低功耗,短距离、低速率、组网灵恬的无线通信技术。
将其应用在家电设备的遥挣器上.可实现对家『“设备的组网及远程控制。
本文设计r一种基1zt异B∞技术的智能家居遥控器,.1硬件设计根据遥控器设计宴现的功能要求.稿个硬件电路主要m Z i gBee尤线通信模块、5x5键盘阵列模块、I rD艟玳模块、外帮存储模块及电源模镕eC l l965m}.g.#&."R女自*#{i E&$。
%#$f肌}.£.IR*.M●fti目#$Ⅲ&I镕。
-‘£4目:M It*#《《目f姗FⅫ3l J 块等儿十模块构戚。
遥控器垃‘I cU路总体榧H 如图I所小目I谱控器设计g体框目Zi gB ee无线通信模块恢设计采用的R F芯片为M i c『ochi p公司生产的M R E:4J40。
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)15-0208-020 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技术简介完整的zigbee协议栈由物理层(phy)、媒体访问控制层(mac)、网络层(nwk)、应用支持子层(aps)、由应用层(apl)组成,如图1所示。
zigbee技术是一种双向无线通讯技术,具有低成本、低速率、低功耗、低复杂度、近距离的特点,zigbee协议是zigbee联盟是一种无线局域网组网、安全和应用软件方面的技术标准[2],它是一种对网络层协议和api进行标准化,基于媒体访问控制层协议和ieee 802.15.4技术标准物理层来完成的技术标准。
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
Re s e a r c h a n d d e s i g n 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 b a s e d o n Z i g Be e
wo r k.F i n a l l y t h e s y s t e m a c h i e v e d t h e p u r p o s e o f r e mo t e c o n t r o 1 .At t h e s a me t i me t h r o u g h t h e G P RS n e t w o r k,t h e s y s t e m s e n t t h e
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。
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原语开始运行新的个域网。 MAC 层将运行结果 通过 MLM E _START. confirm 原语 返 回网 络层。 当其网络层收到 MLM E _START. con firm 原 语后 就通过 NLME _NETWORK _FORMAT ION. confirm 原语向应用层报告, 开始运行新网络。上述建立 新网络的流程图如图 5所示。
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智能家居
duced Function D ev ice, RFD ) 。网络协调器实 际 上是 FFD设备的一种, 它具有丰富的系统资源和 完备的功能。相对而言, FFD 比 RFD 拥有更强大 的计算能力和更丰富的系统资源, 可以充当网络 建立者、管理者或网络终端节点设备 [ 5 ] 。R FD 在 网络中通常只能作为终端设备, 从 FFD 接收信息 或将信息传 递给 FFD。应用汇聚层主要负责 把 不同的应用映射到 Z igBee网络上, 具体而言包括 安全与鉴权、多个业务数据流的汇聚、设备发现、 业务发现。应用层包括了应用支持子层 ( APL ) 、 Z igBee设备对象 ( ZDO) 及其他应用对象。
顶层铜箔走线中制作的。为保证通信性能, 天线 下方的 PCB各层都没有铜箔走线。 1. 2 5 ! 5键盘阵列模块
根据设计的需要, 电路中设置了 5 ! 5 的键 盘阵列, 用于输入被遥控对象的网络地址、功能 命令 等。 P IC24F J256GA108 单片 机具有 丰富 的 I /O 口, 设计中将单片机 I /O 口直接与键盘端口 相连, 根据单片机端口电平变化读取键盘状态信 息。 1. 3 LCD显示模块
图 3 LCD液晶显示硬件电路图
图 3中, 74LS245 为双向三态输出的 8 组总 线收发器。A、B 端为数据输入 /输出口, OE 端为 三态允许端, T /R 端控制 数据传 输的 方向, PSB 端接高电平时为并行传输, 接地时为串行传输, RS、R /W、E端分别为数据、读写、使能控制端。 1. 4 外部存储模块
图 4 Z igBee 协议栈结构原理图
物理层规范了 Z igBee通信频率工作范围, 即 2. 4 GH z和 868 / 915 MH z。在 MAC 层上, 主要沿 用 W LAN 中 802. 11系列标准的载波侦听多址接 入 - 冲突避免机制 ( CSMA CA ) , 以提高系统兼容 性。所谓 CSMA CA, 是指所有的传输要在下一个 信标到来之前结束, 以保证数据传输的可靠性。 在网络层方面, Z igBee联盟规定基于 Z igB ee技术 的网络可以采用星状和网状拓扑, 也可以是两者 的组合 ( 即丛集树状拓扑 )。根据节点角色的不 同, 可分为网络协调器 ( Coordinato r) 、全功能设备 ( Fu ll Function Dev ice, FFD )与精简功能设备 ( Re
图 2 Z igBee硬件设计电路图
图 2 中, MRF24J40的 串行 I/O ( SCK、SDI、 SDO和 CS) 、RESET、WAKE 和 INT 等引脚接 到 单片机相 关引脚 上。其 中, SDO 引 脚信 号通 过 NC7SZ125缓冲器进行三态缓冲, 以解决一个 硅 片勘误, 即在 CS引脚恢复为无效状态后, SDO 引 脚信号不会释 放为高阻 抗状态 [ 2] 。晶振 X 1 为 20 MH z的晶 振, 25 ∀ 时的 频 率容 差为 # 10 ! 10- 6, 满足 IEEE 802. 15. 4标准中 # 40 ! 10- 6 的
为增加可视化效果, 设计中采用了 LCD液晶 显示 模 块。该 模 块 中 LCD 选 用 OCM J4X8C。 OCM 4X8C 是一款具有串 /并接口, 内部含有中文
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智能家居
字库的图形点阵液晶显示模块。 OCM 4X8C 的液 晶显示屏为 128 ! 64点阵, 可显示 4行, 每行 8个 汉字。为了简单、方便地显示汉字, 该模块具 有 2 MB的中文 字型 CGROM, 该 字型 ROM 中含 有 8 192个 16 ! 16的点阵中文字库。为了便于英文 和其他常用 字符 的显示, 模块 还具有 16 KB 的 16 ! 8点阵的 ASC II字符库。为便于构造用户图 形, 模块提供了一个 64 ! 256点阵的 GDRAM 绘 图区域。为了便于构造用户所需字型, 模块提供 了 4组 16 ! 16点 阵的 造字 空间。利用 上述 特 性, OCM 4X8C可方便地实现汉字、ASC II码、点阵 图形、自造字体的同屏显示。为便于和多种微处 理器、单片机 接口相连, 模块提供了 4 b it并行、 8 bi并t 行、2 线 串 行、3 线 串 行 等 多 种 接 口 方 式 [ 3] 。其硬件电路如图 3所示。
缪希仁 ( 1965 ), 男, 教授, 研究方向为数字家庭技术。 陈伟东 ( 1977 ), 男, 工程师, 从事智能家居技术研发工作。 * 基金项目: 福建省科技项目 ( 2008F5031 )
பைடு நூலகம்
块等几个模块构成。遥控器设计 电路总体框图 如图 1所示。
图 1 遥控器设计总体框图
1. 1 ZigBee无线通信模块 该设计采 用的 RF 芯片为 M icroch ip 公司生
中图分类号: TP 872 文献标志码: B 文章编号: 1674 8417( 2010) 10 0013 05
叶兴贵 ( 1985 ), 男, 硕士 研 究 生, 研 究 方 向为建 筑电 器智 能化 技术。
0引 言
目前市场上出售 的很多家用电器都带有 遥 控器, 但绝 大多数 都是基 于红外 射频技 术设 计 的, 如电视机遥控 器、空调 遥控器、DVD 遥控 器 等。基于红外技术设计的遥控 器给人们的生 活 带来了许多便利, 通过这些遥控器人们可以在距 离电器几米之外方 便地操控电器。但这些遥 控 器一般都为直 线遥控, 遥 控信号 无法绕 过障 碍 物, 也无法对电器进行组网控制, 且有效距离短。
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接口, 最大通信范围可达 400 m。芯片的工作频 段为 2. 405~ 2. 480 GH z。电流损耗低, RX 模式 下典型值为 18 mA, TX 模式下典型值为 22 mA, 休眠 模 式 下 耗 电 为 2 A, 其 典 型 灵 敏 度 为 - 94 dBm, 最大输入级为 5 dBm。数据通信速率 为 250 kb / s。该芯 片具有 高动态 范围接 收器 和 RSSI, 硬件 CSMA CA 机制, 自动 ACK 响应及 FCS
2 软件设计
软件设计的核心是基于 Z igB ee 协议栈的程 序编写。 Z igBee 协议栈 是在 IEEE 802. 15. 4 标 准基础上建立的, 包括 IEEE 802. 15. 4规范的物 理层、介质访问控制层 ( MAC 层 )和链路控制层。 网络层、应用汇聚层及应用层标准由 Z igB ee联盟 制定。其分层结构原理图如图 4所示。
理和实际设计电路, 并对软件设 计的要 点进行 了介绍。 该遥控 器通 过 5 ! 5 键 盘 人机接口, 对其他无线节点进行设置和控制, 并在 LCD 显示屏 上显示 操作过程 和 控制结果。该遥控器具有低 功耗、低成 本、可远 程控 制、组网灵 活等 特点, 可广 泛 应用于家居智能化等领域。
关键词: 智能家居; ZigB ee技术; 传感器; 组网; 遥控器
图 5 建立新网络流 程图
M icrochip 公 司网 站 提 供了 免 费 而完 整 的 Z igBee协议栈 下载。用户 只需 安装 M p _Z igBe eV 1. 0 3. 8. 1, 系统就会在安装目 录下自动生成 Z igBee应用程序的模板, 包括协调器、FFD 设备、 R FD 设 备及 路 由 器 设 备 应 用 模 板 程 序 。 用 户 只 需在这些程序中编写相应的应用代码, 便能使其 完成设计的需要。该设计软件编写环境为 MAT LAB 8. 30, 采用 C 语言编写, 使用 C30编译器编 译。遥控器程序实现流程图如图 6所示。
由于 P IC24F J256GA108 单 片 机 没 有 自 带 E2PROM, 为了能及时存储网络地址等重要信息, 并防止掉电丢失数据, 设计中选择了采用 SP I总 线接口的外部 E2 PROM 存储芯片 24LC16作为遥 控器的数据库, 以存储重要数据。 24LC16是 M i croch ip公司生产的 一款采用低功耗 CMOS工 艺
智能家居
基于 Z igBee的智能家居遥控器设计*
叶兴贵 1, 缪希仁1, 陈伟东 2 ( 1. 福州大学 电气工程与自动化学院, 福建 福州 350108;
2. 福建省冠林科技有限公司, 福建 福州 350015)
摘 要: 介绍了一 种基于 Z igBee技术的遥 控器设计方案。阐述了硬件系统的原
Z igB ee是最近几年兴起的一种低功耗、短距 离、低速率、组网灵活的无线通 信技术。将其 应 用在家电设备的遥控器上, 可实现对家电设备的 组网及远程 控制。本文设 计了一种基于 Z igBee 技术的智能家居遥控器。
1 硬件设计
根据遥控器设计实现的功能要求, 整个硬件 电路主要由 Z igBee无线通信模块、5 ! 5键盘 阵 列模块、LCD显示 模块、外部存储模块及电源 模
符号速率容差。电路中 L1、L3、C2 和 C 14构成巴伦 电路 [ 2] 。 C15 为 DC 模块 电容。 L2 为 MRF24J40 中的 RFP 和 RFN 引脚的 RF 扼流和 上拉电感。 L 4、C16和 C17构成低通滤波器。其余电容用于提 供 RF 和数字旁路。芯 片对应的 PCB 天线是 在
产的 MRF24J40。该芯 片通过了美国 ( FCC ) 、加 拿大 ( IC )、欧洲 ( ETSI) 的无线电法规认证, 完全 兼容 IEEE 802. 15. 4规范, 支持 Z igBee、M Wi 、i 及 M Wi i P2P 专有无线网络协 议 [ 1] 。该芯 片与 M i croch ip 单 片 机 ( P IC16F、P IC18F、P IC24F /H、 dsP IC33及 P IC32) 相兼容, 采用简单的 4 线 SP I