Zigbee 智能家居网络系统
智能家居zigbee技术与产品介绍
ZigBee技术产品十三大特性
• 9:采用安全性更强128位加密技术(AES, 比银行卡的DES加密安全十倍),目前在全 球还没有攻破的先例,相比传统的智能家居 降低了安全隐患。
智能家居系列产品
• 场景界面 - 主面板
当您要在家中看电影时,您要:开启电视 或投影仪、放下幕布、打开音响、调暗灯 光、拉上窗帘……这是“影院”场景。
当您要睡觉休息的时候,您要:关闭窗户、 光比灯光、打开安防设备、将空调调节成 睡眠模式、夜晚起来方便的时候,走道灯 光会自动亮起……这是“睡眠”场景。
• 无线技术
WIFI
一种短程无线传输技术,能够在数百米范围内 支持互联网接入的无线电信号。它的最大特点就是 方便人们随时随地接入互联网。但对于智能家居应 用来说缺点却很明显,功耗高、组网专业性强。高 功耗对于随时随地部署低功耗传感器是非常致命的 缺陷。另一个致命缺陷是安全性,随意买一张蹭网 卡就可以轻松破解wifi的账号和密码,这对于居家 安全是不利的。虽然wifi非常普及,但在智能家居 的应用中只是起到辅助补充的作用。
结论:智能家居产品的用户是万千普罗大众,也只有他们 才能给产业带来无穷的利润。如果不考虑普通用户的需求, 产品安装复杂,又存在着技术方面的先天缺陷,必然不为用 户所接受。无法快速打开市场,损失绝大部分的利润。
ZigBee与其他同类技术的比较
• 对比总结
使用感官对比:
物联传感ZigBee产品:ZigBee具有双向通信功能,家里灯 光电器的状态实时可见。响应速度超快,一个网关同时操作 2500个设备,全部开启时间不过1.2秒。
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。
zigbee在智能家居中的应用原理
Zigbee在智能家居中的应用原理什么是Zigbee技术?Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低功耗、短距离、无线通信技术。
它可以在广泛的应用领域中实现设备之间的远程通信。
Zigbee技术广泛用于智能家居系统,具有可靠性高、低功耗、灵活性强等特点。
Zigbee在智能家居中的优势和应用原理Zigbee在智能家居中有许多优势,它使得智能家居系统更加智能、高效和便捷。
以下是Zigbee在智能家居中的应用原理:1.无线控制和远程操作:Zigbee技术可以通过无线信号将智能家居设备连接到智能家庭控制中心,用户可以远程控制和操作各种设备,例如电灯开关、温控器、窗帘等。
2.低功耗和长寿命:Zigbee设备采用低功耗设计,可以通过更小的电池或电源持续工作数月甚至数年。
这使得智能家居系统更加可靠和节能。
3.自组织网络:Zigbee设备可以形成自组织网络,无需复杂的网络配置和管理。
当有新的设备加入网络时,系统可以自动识别并添加到网络中。
4.灵活的网状拓扑结构:Zigbee设备可以形成网状拓扑结构,每个设备可以直接与其他设备通信,提供了更好的覆盖范围和可扩展性。
5.安全和保密性:Zigbee使用加密算法对数据进行安全保护,确保设备之间的通信是安全的,使得智能家居系统不易受到黑客攻击。
Zigbee在智能家居中的具体应用场景Zigbee技术在智能家居中有许多具体的应用场景,以下是其中的一些例子:•智能照明系统:Zigbee技术可以用于控制智能照明系统,用户可以通过智能手机或智能显示器远程控制灯光的亮度和颜色,实现节能和个性化的照明效果。
•温控系统:Zigbee技术可以用于控制智能温控系统,用户可以通过智能手机设置房间的温度和湿度,实现智能化的节能和舒适性控制。
•智能安防系统:Zigbee技术可以用于连接智能安防设备,例如智能门锁、摄像头和报警器。
用户可以通过智能手机监控和控制家庭安全,实现远程查看和报警功能。
ZigBee无线通信技术在家庭自动化中的应用
ZigBee无线通信技术在家庭自动化中的应用随着科技的不断发展,智能家居已经成为了现代家庭必不可少的一部分,而ZigBee无线通信技术也逐渐得到了越来越多的人关注和使用。
那么,ZigBee无线通信技术在家庭自动化中具体的应用及其优势是什么呢?一、ZigBee无线通信技术的基本原理ZigBee无线通信技术是一种低功耗、短距离、低数据速率的无线通信技术,它可以实现低功耗设备之间的无线通信,并可以使这些设备在一个网络环境中实现互联互通。
其基本原理是使用整个频谱上的窄带信道进行通信,把数据分成小块进行传输,从而降低了功耗和成本。
二、ZigBee在家庭自动化中的应用1、智能家居控制系统ZigBee技术可以实现智能家居系统的无线互联,让家中的各种设备能够相互交互,并可以通过手机、平板电脑等智能设备进行控制。
例如,当主人出门时,可以通过手机上的应用程序关闭家里的空调、电视等设备,从而达到节能的效果。
2、安全监控系统ZigBee技术还可以用于家庭安防监控系统。
通过安装一些无线传感器,可以实现对门窗、烟雾、气体、水浸等异常情况的检测。
一旦检测到异常情况,系统便可立即发出报警信号,提高家庭安全系数。
3、智能家电控制现在越来越多的家电制造商开始将ZigBee技术应用到家电产品中。
通过智能网关,可以将智能家电相互连接,实现家庭自动化控制。
例如,当主人离开家时,智能网关会自动关闭家里的空调、电视等电器,当主人回家时,系统也会自动开启这些设备。
三、ZigBee在家庭自动化中的优势1、低功耗、长寿命ZigBee技术的低功耗性质使得它可以在电力不足或无电的情况下运行,并且其寿命也比传统的无线技术长,可以达到数年甚至十年。
2、可靠稳定ZigBee技术采用更高级的方法来处理数据包丢失和重传,因此能够保持网络的稳定性。
与此同时,其小型化架构,也使得其更容易被维护和升级,以满足不同的管理需求。
3、通信距离更远ZigBee技术使用低功率射频(RF)信号,可实现更远的无线通信距离。
智能家居系统的无线通信原理
智能家居系统的无线通信原理智能家居系统的迅猛发展,为人们的生活带来了很大的便利。
这些系统的核心是无线通信技术,通过各个设备之间的互联互通,实现智能化控制和监测。
本文将介绍智能家居系统的无线通信原理,包括主要的通信技术和应用案例。
一、无线通信技术概述无线通信技术是智能家居系统实现互联互通的基础。
主要的无线通信技术包括Wi-Fi、蓝牙、ZigBee和Z-Wave等。
1. Wi-Fi(无线局域网):Wi-Fi是一种基于IEEE 802.11标准的无线通信技术,具有较高的速度和较大的传输距离。
它适用于大部分智能设备,如智能手机、平板电脑和电视。
通过Wi-Fi无线通信技术,智能家居系统可以实现设备之间的远程控制和监测。
2. 蓝牙(Bluetooth):蓝牙是一种短距离无线通信技术,适用于低功耗设备和传输速率较低的数据。
在智能家居系统中,蓝牙技术可以用于连接各种传感器和控制设备,实现温度、湿度和光照等信息的采集和控制。
3. ZigBee:ZigBee是一种低功耗、短距离无线通信技术,适用于大规模智能家居网络。
ZigBee技术通过建立自组织的网络,可以实现多个设备之间的智能控制和数据传输。
4. Z-Wave:Z-Wave是一种专门设计用于智能家居的无线通信技术,具有较低的功耗和较长的传输距离。
它可以实现智能家居设备之间的快速、可靠的通信,具有较高的安全性。
二、智能家居系统的应用案例智能家居系统的无线通信技术在实际应用中具有广泛的应用。
以下是几个典型的应用案例:1. 家庭安全监测:通过智能家居系统,可以实现对家庭安全的实时监测。
例如,安装在家中的摄像头通过Wi-Fi技术与智能手机相连,可以随时查看家中的情况,并通过移动设备远程控制家中的安防设备。
2. 节能控制:智能家居系统可以通过无线通信技术实现能源的有效管理和节约。
例如,通过与智能电表相连,可以实时监测能源的消耗情况,并通过控制智能插座和照明设备来实现有效的能源利用。
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。
感谢观看
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技术的智能家居网络系统
一
、
引 言
是 实现人类居住方式 变革 的最 终 目标 。本文分析 了 Zg i —
Itnt n re 的出现 、 息技术 的发展 和现代 高科技 的进 B e e 信 e 技术 , 针对 家居环境 的特 点 , 出了建立基 于 Zg e 提 i e B
步, 人们 的生活水平得 到 了巨大 提高 , 室的物理 空 间和 技术 的智能家居 系统 。 居
4字节
1 字节
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图 2 物 理层数 据包格式
同一个 Zg e 网络可最 多容纳 1 主设备和 2 4 从设 步 ; i e B 个 5个 物理层 包 头( 1字节 )包含 帧长 度信 息 ; 荷 ( 17 : 净 0 2
备 , 区域 内可最 多同时存在 10 Zg e 一个 0 个 i e网络 。 B
3 0
2 1 第 9卷 第2期 ( 0 0年 总第 14期 ) 4
基于 Zg e 技术的智能家居网络 系统 iB e
肖富春
( 东 同维 电子 工程有 限公 司 , 东济南 2 0 0 ) 山 山 5 10
摘
要 : 文介绍 了 Zg e 技术 的特点及协 议 , 出了基 于 Z g e 技 术的智能 家居 网络 的解决方案——数 字 家 本 i e B 提 i e B
证 工作 办公 室颁 发 的高级 项 目经理证 书。
21 0 0年第 9卷 第 2 ( 期 总第 14期 ) 4
3l
接收到应答信息所需要的时间。Z Be i e 网络针对通信对 g
时延敏感 的应 用做 了优化 ,一 般从休 眠转人 工作状 态只 需要 1m , 端接 入 网络 只需 3 m , 休 眠状 态至 激活 5 s终 0 s从 和通信 时延 都较短 。 大容量 :i e 可采用各种形状 的网络结构 ( 星状 、 Zg e b 如 片状和网状等 )最 多可组 成 由 6 0 0个终端形 成 的大 网。 , 50
简析ZigBee智能家居系统自动组网技术
简析ZigBee智能家居系统自动组网技术智能家居网络按网络介质的不同可分为有线网络与无线网络两类。
有线网络主要是利用家中的电话线或电力线进行组网,而无线网络主要利用 2. 4GHz 频段的免费无线资源进行组网。
显而易见,同有线网络技术相比,无线网络安装方便、组网灵活、即插即用、可移动性强,因而更适合于智能家居网络的发展,这也为自组网技术的发展奠定了良好的基调。
一、ZigBee智能家居系统自动组网技术(一)数据通信技术在对本智能家居系统的通信模块进行设计的时候,采用了与ZigBee协议结构相似的分层结构。
整个通信模块的结构由上到下分为:应用层、射频层和硬件抽象层。
1、应用层:位于整个通信模块结构的最上层,在整个家居系统中设计的应用都定义在该层。
当启动系统软件的时候,启动的就是应用层。
当用户需要实现某个功能时,用户通过操作应用层,利用应用层给下层的射频层和硬件抽象层下达相关的命令,来实现相关的功能。
2、射频层:主要通过调用硬件抽象层的相关函数来间接调用整个家居系统设备中的硬件资源,从而为数据收发提供接口用于相关数据的收发,并通过调用相关的安全机制来保证数据收发的安全性和可靠性。
硬件抽象层利用相关的接口函数来直接驱动硬件设备,而射频层和应用层只需要调用硬件抽象层就能对相关的硬件进行控制,简单、方便。
3、硬件抽象层:在对硬件抽象层进行具体设计时,让其由:常用、接口、射频、外射驱动等四个文件夹组成。
常用文件夹中主要对该层的数据类型、8051微控制器的特殊功能寄存器以及全局中断函数进行相关的定义。
接口文件夹中主要包含该层需要用到的所有的头文件。
GC2430的头文件和相关的驱动文件存儲在射频文件夹中,而除了CC2430射频模块以外,其它外部设备的驱动文件则存储在外射驱动文件夹中。
通过对硬件资源的寄存器进行相关的映射,射频层和应用层直接利用驱动文件夹来对硬件抽象层进行相关的操作而不需要考虑硬件的细节。
(二)ZigBee节点功能对于通信网络中的应用层的设计,主要是对ZigBee节点的相关功能进行设计。
基于ZigBee技术的智能家居系统研究
基于ZigBee技术的智能家居系统研究发表时间:2020-07-24T11:14:59.950Z 来源:《建筑实践》2020年3月7期作者:焦兴学[导读] 本文首先通过对几种主流的智能家居无线技术的比较,说明ZigBee在摘要:本文首先通过对几种主流的智能家居无线技术的比较,说明ZigBee在智能化家居系统的优势,并阐释了ZigBee的组网方式,然后基于此设计了一套智能家居方案,最后针对智能家居的前景进行展望。
关键词:智能家居;无线技术;ZigBee ;Wifi0 引言所谓智能家居,即在已有建筑的基础上,利用互联网技术实现家中多种设备的连接,包括照明设备、传感器、插座和家电等等,从而实现家电语音控制、智能化内外遥控与防盗报警等功能[1]。
与传统家居设施相比,除满足基本生活需求外,还具有网络通信、设备自动化、多方信息交互等功能,提高资源利用率的同时还降低了使用成本。
目前智能家居内部网络的组建可分为有线和无线两类,有线技术主要包括电话线、专用总线、现场总线和以太网双绞线等方案,其优势在于技术成熟,抗干扰能力强且可靠性高,但由于布线复杂、初期成本高、可扩展性差等问题致使其无法适应迅猛发展的智能家居系统,故而以无线网络为基础的组网技术已逐渐成为推动智能家居发展的核心技术。
在无线传输环境下,无论是系统安装的便捷性还是功能的可扩展性相比有线传输均有极大提升。
然而无线模式也并非毫无弊端,当前多种无线方式方兴未艾,但相比于有线来说其技术发展并不成熟,不同技术也有着各自的缺点,如信号衰减程度高、通信质量偏低、电磁辐射、安全性低等。
因此,选择合适的无线组网方式对智能家居系统来说尤为重要[2]。
1 几种常用无线通信技术对比目前流行的用于通信的无线技术如蓝牙、Wi-Fi等人们已然耳熟能详,此外还有UWB、NFC、ZigBee等技术也已逐渐走进大众视野[3]。
下面将并对其特点加以分析对比,具体见表1,从而选出适合智能家居系统应用的无线通信技术。
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的智能家居无线传感器网络系统设计与实现
时 , 种传 感 设 备也 被 不 断 引入 现 代 家 居 中 ( 各 如 烟雾传 感 器 、 度传 感 器 、 度 传 感 器 等 ) 成 为 亮 温 , 现代 家居 中的 “ 电子 保 安 ”, 家 居 安 全 、 适 提 为 舒
供便利 。本 文介 绍 了 一 种基 于 Zg e i e技 术 的 智 B 能家 居无线 传感 器 网络 系统 , 系统 具 有温 度 测 该 量 、 雾浓 度感 知 、 烟 光线 强 度感 知 、 光 报警 等 功 声
1 . 2
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・
智能 家 ・
表 1 几 种 短 距 离 无线 通信 技 术 的 比 较
无 线传 感器 网络 。
2 I 协 调 中心 的硬件 设计 .
协 调 中心 主要 实现 对 终 端 控制 节 点 的 控 制 , 发送 和 接 收 终 端 控 制 节 点 的 数 据 等 。其 硬件 部 分 主要 包括 5× 5按键 模 块 、 C L D显 示 模 块 、 线 无
收 发器 模 块 、 度 传感 器 模 块 、 源模 块 等 。其 温 电
结 构框 图如 图 2所 示 。
图 l 智 能 家 居 传 感 器 网络 结 构 图
图 1中 , 协调 中心 为数 据 传输 的枢 纽 及传 感 器 网络 的控 制 中心 , 主要 由 MC 和 Zg e U i e无 线 B
技术。
0 引 言
随着 家居 智能 化技 术 的 不 断发 展 , 代家 居 现 中各种设 备正 向智 能 化 、 网络化 的方 向发 展 。 同
随着现 代通 信技 术 的快 速 发 展 , 各种 短 距 离
无 线通 信技 术不 断 涌现 , 人 们 的生 产 和生 活 带 给
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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以帧结构由节点号、功能编码、数据信息三部分组成,
如下所示:
节点号
功能编码
数据信息
1 字节
1 字节
n 字节
节点号字段数据长度为 1 字节, 其中低四位为 数据采集功能编号, 高四位为子节点号, 如下所示:
子节点号 7 ~4 位
数据采集功能编号 3 ~0 位
功 能 编 码 分 为 三 个 部 分 : 方 向 位 、数 据 类 型 和 功 能 类型。其格式为:
存 储 器 采 用 RAMTRON 公 司 的 FM24CL16 , 它 是 一 种 串行非易失性存储器, 其特点是可无限次地读写, 掉电 数 据 可 保 持 10 年 ; 写 数 据 无 延 时 ; 使 用 二 线 制 串 行 总 线 及其传输规范进行双向传输, 这种方式占用脚位少, 占 用 线 路 板 空 间 小 , 总 线 速 度 可 以 达 到 1MHz, 静 态 工 作 电
下面介绍各部分的结构及功能。 家庭网关的结构及功能为: (1)采 用 ARM 构 架 的 32 位 嵌 入 式 RISC 处 理 器 和 u- Clinux 操 作 系 统 ; (2)通 过 门 锁 进 行 自 动 设 防 /解 防 ; (3)遇抢劫或疾病, 按紧急按钮, 自动向管理中心报警 ; (4)每 家 每 户 配 有 自 己 的 网 页 , 通 过 网 页 显 示 小 区 通
《电子技术应用》2005 年第 9 期
小区网络
IEEE802.3
家庭个人计算机 IEIEEEEE80820.23.11b
IEEE802.3
ZigBee
水表
ZigBee 燃气表
无 线 路 由 器IEEE802.11b
家庭网关
ZigBee
ZigBee
ZigBee
电表
PDA
门磁
红外幕帘
图 1 智能家居无线网络系统组成
个 字 节 。“ 数 据 长 度 ”表 示 数 据 帧 结 构 中 从“ 数 据 1 ”到 “ 数 据 n ”所 占 据 的 字 节 数 , 它 也 占 据 一 个 字 节 。“ 数 据 信
讯 , 采 用 RAMTRON 公 司 的 铁 电 存 储 器 FM24CL16 存 储 数 据 , 开 关 量 输 出 使 用 松 下 公 司 的 磁 保 持 继 电 器 TQ2 -
4.1 处理器 处 理 器 采 用 TI 公 司 的 16 位 单 片 机 MSP430F1232。该
单片机突出的特点是可以实现极低的功耗, 具有五种省 电工作模式, 而每种工作模式可以通过对时钟的控制实 现 不 同 的 功 耗 , 其 工 作 在 LPM4 模 式 下 的 功 耗 电 流 只 有 0.1!A,非 常 适 合 采 用 电 池 供 电 的 系 统 。片 内 FLASH ROM 用 于 存 储 应 用 程 序 、 通 讯 协 议 ; UART 接 口 连 接 无 线 通 信 模 块 ; 10 位 A/D 转 换 器 实 现 电 池 电 压 检 测 、模 拟 量 输 入 ; 内 部 16 位 定 时 计 数 器 实 现 PWM 输 出 , 经 低 通 滤 波 后 , 再 由 放 大 器 放 大 , 实 现 模 拟 量 输 出 ; I2C 接 口 连 接 铁 电 存 储 器 FRAM。其 余 的 通 用 输 入 输 出 端 口 分 别 实 现 数 字 量 和 脉 冲 量 的 输 入 、输 出 以 及 拨 码 开 关 状 态 的 输 入 。 4.2 铁电存储器
3.2 无线网络通讯协议帧结构
量 的 计 数 、两 路 开 关 量 的 输 入 、两 路 开 关 量 的 输 出 、一
家 庭 网 关 通 讯 协 议 帧 结 构 是 建 立 在 ZigBee 协 议 帧 路 模 拟 量 的 输 入 、一 路 模 拟 量 的 输 出 、电 池 电 量 采 集 、
结构的基础上的, 相当于底层协议中的数据场部分。所 无线通讯等功能。
38 欢迎网上投稿 www.aetnet.cn www.aetnet.com.cn 《电子技术应用》2005 年第 9 期
自动化与仪器仪表
流 仅 为 1!A。 这 些 特 点 使 其 十 分 适 合 本 设 计 对 功 耗 低 、
开始
体 积 小 、数 据 读 写 频 繁 的 要 求 。
4.3 磁保持继电器 磁 保 持 继 电 器 采 用 松 下 公 司 的 TQ2 - L2 — 3V, 通 过
息 ”表 示 用 户 要 通 过 UART0 传 送 的 命 令 或 有 效 数 据 , 占 L2 — 3V, PWM 输 出 放 大 器 采 用 MAXIM 公 司 的
据 的 字 节 数 由“ 数 据 长 度 ”决 定 。“ 校 验 和 ”是 对 帧 结 构 MAX4464 。使 用 锂 离 子 钮 扣 电 池 供 电 , 通 过 采 用 TI 公 司
方向位 7位
数据类型 6 ~5 位
功能类型 4 ~0 位
方向位: 根据主节点作为通讯发送者还是接收者, 本系统功 能 可 分 为 两 大 类 : 上 行 和 下 行 。方 向 位 即 决 定 了 这 一 点 。 数据类型: 数据信息与功能编码关系十分密切, 根据功能不 同, 数据场中数据的内容含义不同; 根据数据长度不同, 数据类型也不同。 功能类型: 每一个功能类型码对应一种系统功能。通过解析功 能类型编码可得到系统功能, 对于下行帧, 子节点得到主 节点通知其执行的命令和需要的数据; 对于上行帧, 主节 点 得 到 子 节 点 返 回 的 信 息 、数 据 和 命 令 执 行 的 情 况 。 数据信息存放数据, 数据信息长度可根据功能编码 中的数据类型而定。
中 的 全 部 数 据 ( 校 验 和 字 节 除 外 ) 进 行 的 校 验 , 采 用 字 节 的 电 荷 泵 TPS60210 将 电 压 稳 定 至 3 . 3V。 无 线 子 节 点 通
逐 位 异 或 的 方 式 实 现 。“ 校 验 和 ”也 占 据 一 个 字 节 。
过查询八位拨码开关确定其功能, 可以实现两路脉冲
ZigBee 技 术 的 特 点 完 全 符 合 家 庭 网 络 通 讯 的 需 要 , 因 此 选 择 ZigBee 技 术 构 建 智 能 家 居 无 线 网 络 系 统 。 2 智能家居无线网络系统
本系统以家庭为单位进行设计安装, 每个家庭都安 装 一 个 家 庭 网 关 、 若 干 个 无 线 通 讯 ZigBee 子 节 点 模 块 。 在 家 庭 网 关 和 每 个 子 节 点 上 都 接 有 一 个 HeliLink 无 线 网 络 收 发 模 块 ( 符 合 ZigBee 技 术 标 准 的 产 品 ) , 通 过 这 些 无线网络收发模块, 数据在网关和子节点之间进行传 送。其系统组成如图 1 所示。
关 键 词 : 智 能 家 居 无 线 网 络 ZigBee 低 功 耗
在智能家居系统中, 将无线网络技术应用于家庭网 络 已 成 为 势 不 可 挡 的 趋 势 。这 不 仅 仅 是 因 为 无 线 网 络 可 以 提 供 更 大 的 灵 活 性 、流 动 性 , 省 去 花 在 综 合 布 线 上 的 费用和精力, 而且更因为它符合家庭网络的通讯特点。 随着无线网络技术的进一步发展, 必将大大促进家庭网 络智能化的进程。
自动化与仪器仪表
基于 ZigBee 技术的智能家居无线网络系统
周 游, 方 滨, 王 普 (北 京 工 业 大 学 电 控 学 院 , 北 京 100022)
摘 要 : 介 绍 了 一 种 基 于 ZigBee 技 术 的 智 能 家 居 无 线 网 络 系 统 。 重 点 阐 述 了 该 系 统 的 组 成 、通 讯 协 议 以 及 无 线 节 点 的 软 硬 件 设 计 。 该 系 统 在 传 统 的 有 线 家 居 网 络 系 统 的 基 础 上 使 用 ZigBee 技 术 , 使 其 具 有 成 本 低 、功 耗 低 、覆 盖 范 围 大 的 特 点 。 特 别 是 其 符 合 IEEE802.15.4 协 议 , 利 于 系 统 与 其 它 符 合标准的产品的互联, 具有良好的通用性和可扩展性。
无 线 网 络 节 点 硬 件 组 成 如 图 2 所 示 , 采 用 TI 公 司
“ 数 据 模 式 ”占 用 一 个 字 节 。 “ 目 标 地 址 ”表 示 数 据 的 16 位 单 片 机 MSP430F1232 作 为 处 理 器 , 采 用 符 合
帧 结 构 要 发 送 的 目 标 位 置 ( 网 络 中 的 节 点 号 ) , 它 占 用 一 ZigBee 标 准 的 Heililink 无 线 网 络 收 发 模 块 建 立 无 线 通
本 文 介 绍 的 智 能 家 居 无 线 网 络 系 统 采 用 ZigBee 技 术 , 它 是 一 种 近 距 离 、低 复 杂 度 、低 功 耗 、低 数 据 速 率 、 低 成 本 的 双 向 无 线 通 信 技 术 , 符 合 IEEE802.15.4 协 议 , 是 IEEE 工 作 组 专 门 为 家 庭 短 距 离 通 讯 制 定 的 新 标 准 。 1 ZigBe e 技 术 简 介
关闭看门狗
MSP430F1232 的 输 出 管 脚 DO_S、DO_R 控 制 开 关 管 Q1 、
电 源 进 入 SNOOZE 模 式
Q2 的 开 关 状 态 , 实 现 继 电 器 线 圈 电 流 的 通 断 控 制 , 从 而
控制继电器触点的动作。如果采用传统继电器, 需要一
由于无线节点使用电池供电, 且需要安装在三表或 电器内部, 要求电池体积很小, 因此电池的容量不可能
( 首字节) 数据模式
目标地址
数据长度
数 据 1 …… 数 据 n
( 尾字节) 校验和
数据信息, 共 n 个字节
太 大 。希 望 一 颗 钮 扣 电 池 可 以 有 效 工 作 一 年 以 上 。无 线 通讯需要电池提供足够大的电流, 耗电量较大, 所以低 功耗设计成为子节点设计的重点和难点。