信息来源：互联网   发布时间：2023-12-16

摘 要： 分析了ZigBee无线通信技术和家庭网络的特点，介绍了一种利用ZigBee技术无线组网的智能

 

　摘 要： 分析了ZigBee无线通信技术和家庭网络的特点，介绍了一种利用ZigBee技术无线组网的智能家居系统，重点阐述了ZigBee的组网方式、节点之间自动控制的实现、数据的采集和传输1 ZigBee技术概述及其特点。

　　1.1 ZigBee技术概述　　ZigBee是基于IEEE 802.15.4标准的低功耗的个域网协议ZigBee技术是基于这个协议的短距离、低功耗的无线通信技术ZigBee的协议分为两部分：IEEE 802.15.4定义了PHY（物理层）和MAC（介质访问层）的技术规范；ZigBee联盟定义了NWK(网络层)、APS（应用程序支持子层）、APL（应用层）的技术规范。

ZigBee协议将各个层的定义集合在一起，以函数的形式实现，为用户提供API调用　　1.2 ZigBee技术的特点　　ZigBee采用无线连接的方式，可以工作在2.4 GHz、868 MHz和915 MHz 3个频段上，最高传输速率可以达到250 kb/s[1]，它的传输距离在110 m的范围内,但通过组网方式可以继续增加距离。

每个ZigBee节点最多可以和65 000个无线模块组网，这对于智能家居控制节点的范围来说是足够的作为一种无线通信技术，ZigBee具有功耗低、可靠性高、组网功能强大、安全性高的特点　　ZigBee主要适合应用在自动控制和远程控制领域。

它可以嵌入各种设备，在智能家居中实现控制节点的无线组网，避免了智能家居采用传统布线所带来的问题，使智能家居的实用化和规范化成为可能2 基于ZigBee智能家居设计方案　　2.1 传统的智能家居系统　　国外最早开始研究智能家居始于20世纪70年代，第一个智能家居的实现是美国对一座旧体大楼进行改造，通过计算机实现了对照明系统和电梯的控制。

我国的智能家居研究起步比较晚，迄今为止也就8～9年的时间传统的智能家居采用有线的方式，不仅要求专业人员施工、专门公司维护，而且施工周期长、费用高、维护维修难、系统灵活性差、扩展能力低，智能家居系统建成之后用户根本无法更新升级。

　　2.2 基于ZigBee的智能家居系统设计方案

　　基于ZigBee的智能家居系统结构如图1所示，中央控制系统（Cortex A8）通过无线网络(ZigBee)控制智能灯光模块、智能温度模块、智能烟雾模块、智能RFID模块、智能报警模块（蜂鸣器，未画在框图中）等多个功能模块。

在中央控制单元可以通过Qt界面实时显示智能家居内部各模块实时状态，如温度、LED灯亮灭、烟雾状态等嵌入式数据库SQLite保存LED灯、温度、烟雾等状态信息以及RFID门禁记录远程客户端可以通过应用Web/CGI形式通过浏览器实时查询智能家居内部信息（LED灯、温度、烟雾等），也可以把家居内部信息定时上报给手机客户端。

　　2.2.1 家庭网络　　家庭网络通过1个ZigBee协调器和4个ZigBee节点通过无线组网方式连接4个节点将采集到的信息转发给ZigBee协调器，节点之间不相互通信每个ZigBee对应一个16位的短地址，ZigBee可以根据地址来确定是哪一个节点传输过来的信息。

同时协调器可以将发过来的信息通过串口传输给中央控制系统；反过来中央控制系统也可以通过串口给协调器发送数据，数据会传输到指定的节点从而控制相应的电器（如LED灯）　　2.2.2 家庭网关　　家庭网络和外部网络的通信是通过家庭网关来实现的，从而实现了远程观测和控制，主要考虑通过Internet和手机网络接入。

实际上本系统主要采用ARM芯片和外围模块充当网关通过移植uboot→移植Linux内核→移植Linux根文件系统来进行基本开发环境的搭建　　Web服务器的搭建可以在此基础上进行BOA移植并简单地配置通过编写HTML文件和CGI程序实现远程访问服务器。

用户通过浏览器地址栏添加访问并回车触发这个申请，Web服务器接收到这个申请并读取相应的HTML文件送回浏览器，返回的是控制界面，通过提交表单调用CGI程序来实现对数据库的查询和相应节点的控制3 ZigBee智能家居无线网络设计方案

　　作为智能家居的重要组成部分，ZigBee一方面将各个节点的信息通过协调器传送给家庭网关，从而方便用户通过浏览器来远程查看；另一方面，ZigBee协调器要能接收到网关传输过来的信息并发送给特定的节点，从而允许用户可以远程控制相应的电器。

　　3.1 ZigBee网络节点硬件设计方案　　网络节点分为采集节点和主控节点（也称协调器）。采集节点将采集的数据实时发送给主控节点。主控节点接收采集节点的数据并发送命令控制室内设备。

　　节点采用TI推出的CC2530模块，其系统框图如图2所示，通过串口与主控节点通信，所有节点受主控端节点控制　　主控节点电路分别由CC2530模块、复位键、开关键、一个标准串口、网络状态指示灯、开关指示灯和6个设备指示灯组成，底板为双层玻纤板，采用两节5号电池供电。

主控节点硬件框图如图3所示

　　3.2 ZigBee无线网络软件设计方案　　ZigBee组网方式有三种，分别是树状、星状和网状每种组网方式都至少需要一个ZigBee协调器本文采用星状组网方式需要在ZigBee协议栈的应用层进行相应的修改，这里使用ZStack-CC2530-2.3.0-1.4.0协议栈，然后根据节点的类型选择下载到采集节点或主控节点。

采集节点的软件设计如图4所示，控制节点如图5所示

　　采集节点首先从终端读取信息，数据通过分析之后按照固定的格式传递给协调器控制节点控制节点通过短地址来确定接收或发送的节点，将信息传递给制定节点，从而观测或者控制相应设备同时可以通过设定极限值，以对相应设备进行自动控制。

通过浏览器可以看到各个节点的信息，如图6所示

　　使用ZigBee模块建立家庭无线网络，将信息的感知采集和传输通过无线网络来进行，解决了传统布线带来的不可升级和更新的问题ZigBee强大的组网功能使得家庭网络的覆盖密度大，特别适用于采集节点数目比较多的居住环境。

同时通过设定极限值，可以实现节点之间自发控制

免责声明：本站所有信息均搜集自互联网，并不代表本站观点，本站不对其真实合法性负责。如有信息侵犯了您的权益，请告知，本站将立刻处理。联系QQ：1640731186