信息来源：互联网   发布时间：2023-11-14

开发该系统设计应用CC2530芯片，能够提高相关硬件系统的拓展性

 

专注于“舒适系统”和“冷链” 行业的前沿资讯平台作者：茂名职业技术学院 吕晓梅随着科学技术不断进步和发展，人们生活质量有了很大提升，越来越多的人追求家庭居住环境的智能化传统智能家居组件的网络结构过于简洁，连接节点较少，网络稳定性不强。

因此，本文根据人们对智能家居系统的实际需求，在zigbee技术的基础上，设计出一种实用性强的智能家居系统，并对单片机、上位机进行设计，用来进行数据信息的采集与控制zigbee技术具有低功耗、低成本、组网能力强等优点，在智能家居系统设计中应用该技术，可以缩短开发应用时间，减少生产成本。

开发该系统设计应用CC2530芯片，能够提高相关硬件系统的拓展性1、zigbee技术zigbee技术运用无线通信模组建立点对点的通信方式，在设备处于休眠状态时，能够进行65000个节点的通信请求与传输当数据传输时，可以通过身份核对机制，确保传输的安全稳定性。

从安全方面分析，zigbee技术主要有密码设置、无线安全管理等方式，适用于不同业务场景，满足人们的实际需求ZigBee应用在智能家居、楼宇自动化等环境中，可以控制家用电器、集中关机照明、采暖制冷等；应用在工业自动化环境中，可以采集生产过程中产生的数据，并对这些数据进行分析和处理，为工业生产提供安全保障；应用在医学领域，可以监测病人的体温、血压等，为临床治疗提供便利。

ZigBee网络利用无线模组技术实现数据通信，网络节点运用一跳或多跳模式将局域网自动建立起来zigbee技术具有低功耗、低成本、组网能力强等优点，但是会限制传输速率与其他通信模式相比，网关运用zigbee协议通信具有低功耗、低成本、安全性高、通信距离近、网络容量大、响应速度快、自动组织与自愈性强等特点。

2智能家居系统的功能和结构2.1系统总体功能结构物联网智能家居系统设计应当遵循实用性、安全性、便利性、规范性等原则，采用zigbee技术等，实现智能家居系统，从而实现智能家居的灯光、温度、湿度控制以及监控系统、门禁系统等功能。

本设计应用的是最新zigbee芯片cc2530，用星型拓扑结构构建组网，并利用各种传感器，实现数据采集与数据传输，设计出实用性强的上位机显示界面，通过PC端与手机端进行合理的控制基于Zigbee技术对智能家居进行监控与管理，通过网关等设计，结合zigbee技术协议构建传感器与PC。

利用该技术实现协调器与节点之间的通信，并与串口连接起来，形成完整的传输链路在实际应用过程中，智能家居能够对环境中的监测点、数据信息进行监测，在结构中增加传感器单元，形成完好的物联网技术如果监控区域变大，利用节点复制技术可以实现网络互通。

如果监控区域变小，通过减少网关节点，可以减少成本，降低资源损耗具体见图1

图1智能家居结构图2.2系统监测内容基于zigbee技术进行物联网智能家居系统设计，是为了更好的管控监测对象，监测内容主要包括环境内的温度、湿度、气体等第一，温度众所周知人体温度变化非常敏感，当温度在36℃后，每增加一度人体就会产生较大变化。

所以，在进行智能家居系统的设计时，应当重点考虑环境温度的影响一般会在设定区内增设温度传感器来采集温度，并且借助协调器来传送相关信息，最后经过串口将数据信息传输到PC端所以，PC端可以不按照设置好的参数来控制空调温度，运用自定义模式实现环境内的温度控制。

在实际应用中，可以通过加大协调器等对数据进行及时的采集与分析，从而有效提升监测的准确程度第二，湿度虽然与温度相比，人们对湿度的感应不太敏感，但是也会对人体健康造成影响，特别是对智能家居中的老人和孩子当前人们调节室内湿度，主要是应用加湿器和加热器等设备。

这些电器设备需要人工调节，在调节过程中容易出现一些不确定因素，甚至会对人们的身心健康产生威胁在智能家居系统设计中，可以运用传感器来采集环境内的湿度，并且通过网关实现数据信息的传输，传送到PC端之后，经过自动化、智能化分析，实现相应的控制与管理。

第三，亮度通过传感器可以获取房间内的光感，根据捕获到的光线强度，将相关数据信息传送至网关，再由网关发送到PC端，通过对比相关设定值，实现对灯开关与亮度的管控如果房间内的光线较强，可以通过控制灯泡关闭与窗帘合起，进行智能化的节能管理。

如果房间内的光线较弱，需要控制灯泡打开或者窗帘折叠，进行智能化管理由此可见，智能家居系统可以根据实际需求，结合环境监测，实现对相关数据信息的实际管控，进行智能化管理3系统软硬件设计3.1系统硬件设计智能家居系统的硬件结构主要包括计算机、手机、zigbee网络。

本次系统的主控芯片是CC2530，它本身带有UART口本次物联网智能家居系统设计，运用的转换芯片是USB转串口的CH340G，通过USB与CC2530来通信终端节点硬件设计除了增加了传感器模块之外，其他的都与协调器硬件设计相同。

其中，所用的计算机是微型计算机，所用手机是Android系统手机首先是zigbee硬件模块设计本设计采用的是性能较高、功耗较低的，具备8051微控制器内核、cc2530芯片的zigbee通信芯片，适用的收发器是2.4GHzIEEE802.15.4，内设非常丰富，主要包含2个UART、12位ADC和21个GPIO。

此外，本次设计选用的芯片搭载zigbee协议栈Z-Stack2007（来自TI公司），在很大程度上缩短了设计周期其次，电源设计供电选用的是5V电源适配器，由于CC2530在工作时的电压是3.3V，所以需要转换电压，运用ams1117-3.3芯片（来自AMS公司），该芯片是输出电压3.3V的正向低压降稳压器。

这种芯片适合小型计算机系统最后，USB转串口设计串口转换设计应用的是CH340芯片（来自江苏沁恒股份有限公司），该芯片是USB总线的转接芯片，主要是用来转换USB串口，或者转换USB打印口在这种方式下，CH340为计算机扩展异步串口提供MODEM信号，或者可以把普通串口设备与USB总线直接连接。

3.2系统软件设计系统软件设计主要支持对单品机软件、上位机软件、zigbee网络节点软件以及串口软件等系统进行开发设计第一，单片机软件设计本次单片机运用C52开展程序代码编写工作等到该程序编写完成后，可以运用仿真软件来调试，通过程序运行来获取仿真结果。

如果得出的结果与预期目标相符合，那就可以把生成的HEX文件烧到单片机中这一项工作完成之后，需要在通电的条件下运行，进行全面测试在这一过程中，需要设计的程序有温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等，同时还应当编写出相应的无线传输程序。

在设计软件节点的过程中，需要对很多环节进行设计，才能完成程序开发工作具体流程是安装软件平台—编写程序—生成可执行文件—将文件写入可执行文件—进行软件调试第二，上位机软件设计上位机软件可以为智能家居用户提供人机交互界面，对设备终端的参数进行远程控制。

该软件可以接收与识别协调器传送的原始数据，也可以将传感器传输的数据显示出来，对相关数据进行读取和存储上位机界面运用C#语言，利用MicrosoftVisualStudio软件进行串口助手的编写串口助手可以将接收端发送到PC端的数据展示出来，并且将这些数据保存到数据库中。

通过Qt编写的GUI图形用户界面，可以将智能家居内部终端设备所监测到的信息实时显示出来，比如温度、湿度等数据信息，通过点击房间执行相关操作进行终端节点的控制第三，zigbee网络节点软件设计在设计时，需要把所有数据全部传送给协调器，因此必须要确保协调器的正常使用。

在协调器通电后，板上的软硬件会初始化并构建网络zigbee协议栈运行是建立在OSAL基础上的，可以通过任务的形式开展相关的管理和调度通过调用执行API任务，促使多任务机制的形成同时，要为节点分配网络地址，做好相应的标识。

本设计中，协调器节点主要是接收全部节点的数据，并在LCD显示出来，再将这些数据传输给监控主机第四，串口软件设计要想合理应用C++来实现串口通信，需要掌握Qt中的串口操作方法，每一种语言都可以提供相应的串口读写操作。

通过Qt提供的API通信函数，可以操作的步骤有：打开串口—得到串口句柄—配置串口参数作者简介：吕晓梅（1986—），女，安徽阜阳人，大学本科，研究方向：计算机应用技术EndRUOYI MEDIA内容创意丨活动管理丨新媒体丨品牌战略丨资产管理。

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