基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现毕业论文

基于ZigBee技术的家居环境监测系统的设计与实现

摘要：环境是人们赖以生存的必要条件，随着现代化信息技术的迅猛发展和提高，人们对自己的生活环境有了更高的要求，希望自己的生活环境健康、舒适。近些年，特别是人类在信息技术上的快速发展，使得各种无线通信技术有了前所未有的突破，无线技术在智能家居上的应用将越来越广泛。因此，本文利用ZigBee技术设计出了这种无线家居环境监测系统。该系统中，传感器节点（即终端节点）可以选择温度、湿度、亮度等传感器，并且可以根据需求添加或减少传感器节点。所以本文无线网络终端模块选用的CC2530芯片为平台，以实现信息数据的接收与发送。此芯片内置8051内核的单片机内核，并有一定的内存空间，故只要加上些少许外围电路就可以实现功能，无需再加单片机。在数据接收端（即协调器节点）收到的数据处理传送到PC机上显示。为了让用户方便监测数据，本文在PC机上设计了显示界面，让人们更加方便操作及监测数据。本系统运行可靠，能正确获取环境数据，实现实时监测。

关键词：ZigBee;无线传感器网络;环境监测;智能家居

Design and Realization of Household Environment

Monitoring System Based on ZigBee Technology

Abstract：Environment is a necessary condition for survival. With the rapid development and improvement of modern information technology, people have higher requirements for their living environment. They hope they live healthily and comfortably. During recent years, especially the quick development of information technology which enables all kinds of wireless communication technology to improve unprecedentedly. So,the thesis utilizes ZigBee technology to exploit and design the wireless home environmental monitoring system. In the system, the sensor node(as well as terminal node) can choose temperature, humidity, brightness etc. Therefore, the wireless network terminal module of the thesis choose the CC2530 chip as the platform for realizing receiving and sending of the information data. The chip has a single chip with 8051 core and has certain memory space. Thus, it can realize its function by adding a little peripheral circuit without extra single chip. The received data processing in the data receiving terminal(that is coordinator node) send to PC for people’s real-time monitoring. The thesis designed the display interface in PC for people’s operation and data monitoring conveniently. The system works rel iably which can obtain correct environmental data and realize real time monitoring.

Keywords：ZigBee;Wireless sensor networks; environmental monitoring; smart home

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：

指导教师签名：日期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日

导师签名：日期：年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：（签名）单位：（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：（签名）单位：（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：（签名）

年月日

目录

前言 (1)

第1章绪论 (2)

1.1 本文的研究背景 (2)

1.2 智能家居环境监测系统的特点 (2)

1.3 本文主要研究内容 (3)

1.4 开发工具及开发环境的介绍 (3)

1.4.1 系统软件开发环境介绍 (4)

1.4.2 上位机软件开发环境介绍 (5)

第2章 ZigBee技术的概述 (7)

2.1 ZigBee技术的概念 (7)

2.2 ZigBee技术的特点 (8)

2.3 ZigBee网络设备组成和网络结构 (8)

2.4 ZigBee的协议分析 (9)

2.4.1 网络层（NWK） (10)

2.4.2 应用层（APP） (11)

2.5 本章小结 (12)

第3章系统的总体设计 (13)

3.1 系统结构 (13)

3.2 系统功能定义 (13)

3.3 系统设计要求 (15)

3.4 本章小结 (15)

第4章系统的硬件设计 (16)

4.1 ZigBee硬件选型 (16)

4.2 节点硬件设计 (18)

4.3 本章小结 (21)

第5章系统的软件设计及实现 (22)

5.1 软件部分总体介绍 (22)

5.1.1 软件设计整体流程 (22)

5.1.2 协调器的自动组网流程 (22)

5.2 协调器节点软件实现 (25)

5.3 传感器节点软件设计 (27)

5.4 本章小结 (28)

第6章上位机软件实现及测试 (29)

6.1 上位机软件实现 (29)

6.2 软件测试 (30)

6.3 本章小结 (32)

结束语 (33)

参考文献 (34)

致谢 (35)

前言

自人类诞生以来，人们一直都在努力改善和提高着自己的生活和居住条件。随着工业革命和信息技术革命的成功，进入21世纪后，人类的各种技术包括通信技术、计算机网络、控制理论、互联网等都有了很大的发展，另外，经济的发展也使我们都希望居住在一个舒适的家居环境中，只有这样我们的生活才会更好，身体才会健康。由于人们又了这种想法，由此智能家居(Smart Home)[1]系统也就越来越多的被人们所重视了。研究人员希望能通过这种新的技术将家居中各种智能化的设备、家用电器和家庭安防设备等整合一个智能化的系统上进行资源共享、分析、控制和管理这些设备，控制这些设备来对家居中的环境参数符合人们舒适居住使用的要求，营造一个良好的环境[2]，从而可使用户能够居住在一个更高要求的环境中。

本文研究设计了一种智能家居环境监测子系统，实现对家庭环境的实时监测，实时为用户提供可靠并且全面的环境信息。智能家居系统中一个非常重要的部分就是本文所研究的环境监测子系统。在这个系统中，人们可以获得实时的居住环境信息，如温度和湿度、各种有害气体的浓度、光照强度、火灾信息等。同时，此系统中传感器所得到的环境参数可以为其它家居设备做决策参考，最终由智能家居系统实现对家庭环境的智能调节，比如，当测量到的光照强度高于用户设定的一定值的时候，系统就将启动自动窗帘系统的马达，自动将窗帘关到一定程度，以降低室内的光强度，适合居住；又如，当温度值偏低时，系统就将启动空调设备进行工作，来增高室内温度。因此，智能家居系统为用户提供了安全、舒适、便捷生活的环境，从而使环境监测子系统成为了智能家居系统的一个非常重要关键部分与基本环节，能否拥有一个好的智能家居系统的关键在于能否设计出好环境监测子系统，这对改善人们生活环境的舒适度具有非常重要的意义。

第1章绪论

1.1 本文的研究背景

随着计算机软硬件技术、网络技术和工业综合自动化系统整合水平的不断发展，对监控数据传输的实时性、数据接口的开放性以及数据链接的安全性的要求越来越高，有线控制网络的局限性也越来越突出，无线的优势也越来越明显。其中ZigBee短程无线网技术以其数据传输安全可靠、组网简易灵活、设备成本低、电池寿命长等优势，在工业控制领域中展现了深厚的发展潜力[2]。

将设备数据采集之后再通过无线ZigBee网络进行传输是ZigBee技术在工业现场环境中的一种应用，这种新兴的技术必将给工厂现代化注入新的活力。

传统的工业数据采集与控制系统，其数据传输一般以工业控制总线作为介质，以致大都局限于本地的近距离范围之内应用。随着国民经济发展，企业及机构的管理规模不断扩大，其需要管理与控制的对象更趋多样性，甚至具有流动性，分布的范围也涉及到不同的地域。为了对这些分散的对象进行有效的集中管理，对远程及移动数据采集与控制的需求也就日益迫切[3-4]。

ZigBee技术填补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空白，其使用的便捷性是该技术成功的关键，它适用于短距离小范围的基于无线通信的控制领域，必将在工业自动化等领域得到广泛的应用[5]。

数据采集技术已经相对成熟，将它重新构建于ZigBee网络平台之上，将成熟技术的稳定性和新技术的便捷性充分结合起来，这种结合对于工业现场十分必要。减少了在某些场所有线网络布线以及工人人工采集数据的不便，同时可以方便的于各种传感器搭配用于不同的场合[6]。

1.2 智能家居环境监测系统的特点

无线环境监测系统拥有全面、可靠的环境信息采集分析能力。为了实现环境信息监测的精确性、全面性并且方便使用，本文的环境监测系统应具有以下各种特点：

(1) 多对象监测

环境监测系统需要检测多种环境信息，如：温度、湿度、有害气体浓度、光照强度等。这样才能为用户提供全面的环境信息参考。

(2) 多点监测

需要对同一环境参数在不同地点和不同时间分别进行测量，这是因为环境中各种环境信息不同的时间和空间上分布不具有均匀性，由此实现监测的全面性和高精度性，甚至有时需要对同一环境参数在多点进行测量。

(3) 系统灵活

当有新的环境参数被要求测量时，系统的可扩展性要求灵活，方便增加节点，以降低成本。

1.3 本文主要研究内容

随着我国经济和科技的迅猛发展，人们的生活水准越来提高，日常家居的环境更受到了人们的关注。近年来随着家庭装修时工业板材及其他有毒气体释放源的使用，室内的环境不容乐观。这就要求有各种有害气体监测功能的家居环境监测系统介入，为我们营造一个安全健康的家居环境。

此课题旨在设计出一款能够快速、实时、准确连续地测出空气中温湿度、一氧化碳、光照强度等的环境监测系统，使用基于ZigBee 短距无线通讯技术，环境信息采集模块与显示终端实现无线通信，省去了传统布线的麻烦。

根据以上介绍，本文的主要研究如下：

(1)ZigBee协议的介绍。主要介绍了ZigBee协议中各个部分的组成和数据结构，并对各层中的重点内容进行了详细的分析；

(2)本文以无线传感网络为基础，以ZigBee技术纽带，详细设计出的家居环境监测系统中的两种节点--协调器节点（控制中心）和传感器节点。在协调器节点中，本文实现了电源、串口通信、PCB天线等主要电路的设计；而在传感器节点中，由于其与协调器类似，故仅针对不同的环境信息，设计出了不同的传感模块；

(3)本论文还设计了串口调试操作界面，可以方便用户的调试和使用，由此用户就可以实时的了解到家庭中个中环境信息的参数。

1.4 开发工具及开发环境的介绍

1.4.1 系统软件开发环境介绍

IAR Embedded Workbench(简称EW)的C/C++交叉编译器和调试器是目前为止是业界较易使用和较完整的的专业嵌入式应用开发工具。EW 对不同的微处理器提供了统一的直观用户界面。EW 今天已经可以支持35种以上的8位/16位/32位的各种微处理器结构。

EW包括：嵌入式C/C++优化编译器，编辑器，连接定位器，汇编器，库管理员，C-SPY 调试器中和项目管理器。使用IAR的编译器可以得到较紧凑简介的代码，从而节省硬件资源，最终得以最大限度地降低产品的成本，从而以提高产品的竞争力。

EW8051 目前是IAR公司发展较快的产品，EW8051 已经发展到了8系列版本，并且在同类产品中具有明显价格优势。其编译器可以对一些SOC 芯片进行专门的优化. 如Atmel,TI,ST,Philips。除了EW MCS-51标准版外，IAR 公司还专门为ARM、MP430等微处理器开发出专门的版本，方便了不同客户的需求。IAR System是嵌入式领域唯一能够提供这种解决方案的公司。EW支持35种以上的8位/16位/32位的微处理器结构。它配合TI公司的仿真器可以直接将程序下载到CC2530中[7]。

IAR Embedded Workbench集成的编译器主要产品特征：

?完全兼容标准C语言。

?内建对应芯片的程序速度和大小优化器。

?高效PRO Mable 代码。

?目标特性扩充。

?瓶颈性能分析。

?高效浮点支持。

?便捷的中断处理和模拟。

?工程中相对路径支持。

?版本控制和扩展工具支持良好。

?内存模式选择。

本文使用的是IAR EW 8.10的版本的软件，其与Windows XP系统的兼容性很好，在国内研究CC2X30系列芯片的人应用此软件较多。

图1-1为IAR Embedded Workbench 8.10的软件界面。

图1-1 IAR软件界面

1.4.2 上位机软件开发环境介绍

Qt是一个跨平台的C++图形用户界面库，有挪威TrollTech公司开发，目前包括Qt/X11、基于Framebuffer的Qt/Embedded、快速开发工具Qt Designer以及国际化工具Qt Linguist等。人们所熟知的Linux下面的KDE环境就是基于Qt开发而成的。Qt支持Unix和Linux系统以及Windows系统。

Qt的主要特点有：面向对象，很容易扩展，并且允许真正的组件编程；Qt对各个模块进行了良好的封装，使各模块可重用性较好；优良的跨平台特性，使用Qt类编写的程序可以实现“一次编码，到处编译”，极大的降低了跨平台开发的难度；构件支持，对于对象间通信Qt没有采用函数回调的方法，而是采用了一种全新并且可选的被称为“信号与槽”的对象间通信机制，通过一个对象信号的发射，另一个槽函数的响应，使各个对象之间的通信安全而且高效。Qt的这些特点使它非常适合于真正的构件编程，同

时使各个组件之间的协同工作变得十分简单，并且Qt是直接基于Xlib的，不依赖Motif 工具包，所以它的执行效率比一般的基于平台的代码的执行效率要高。

图1-2为Qt的软件界面

图1-2 Qt软件界面

第2章ZigBee技术的概述

2.1 ZigBee技术的概念

ZigBee是一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，根据此协议的规定，ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。这一名称来源于蜜蜂的一种名叫Zig的舞蹈，由于通过持续不断地跳这种舞蹈来实现对新发现的食物或其他信息的传递，换句话说蜜蜂是依靠这样的通信方式来实现了一个通信网络，而每个个体则是网络中的一个节点。这样做的好处是不需要专门的通信蜜蜂，通过信息接力就完成了整个通信，从而实现了蜜蜂的低成本、低数据速率、自组织、低功耗、近距离、低复杂度等的信息传递方式。受蜜蜂的这种特殊的通信方式的启发，ZigBee技术的研究也主要是在低速率、低功耗通信领域进行应用，亦可以低成本地嵌入各种设备中组成庞大的网络。总而言之ZigBee技术就是一种低功耗，低成本的无线网络通信技术[8]。

ZigBee 技术主要用于低数据传输速率并且传输距离要求不是很远的各种通信设备之间。ZigBee联盟则于2001年成立，而在2002年下半年，Invensys、Mitsubishi、Motorola 以及Philips四大半导体公司共同宣布加盟ZigBee技术联盟，以研发名为“ZigBee”的新一代无线通信标准，而在2006年作为中国通信行业龙头的华为公司亦加入了此联盟。截至目前，该联盟大约已有约27家成员企业，所有这些公司都参加了负责开发ZigBee 协议物理层（PHY）和媒体控制层（MAC）技术标准的IEEE 802.15.4工作组。ZigBee 联盟负责开发网络层及以上的协议。ZigBee协议则比蓝牙技术、高速率个人区域网或802.11x无线局域网等技术更简单而实用。ZigBee使用的是2.4GHz波段，采用了跳频技术，这和蓝牙技术相似，可以说是同族兄弟了。但相比之下ZigBee协议比蓝牙更简单、速率更慢、功率及费用也更低。ZigBee的基本速率是250kb/s，而若当其速率降到28kb/s时，传输半径可扩大到134米，并可得到更低的功耗和更高的可靠性。此外，单个ZigBee无线模块就可与254个节点互联，若网络中加入路由节点，则网络最大承载量可支持65535个节点设备互联。由于它的低延迟和低功耗性能优越性，所以在支持鼠标、键盘等电脑周边产品和家庭自动化仪器等低速率应用时可以比蓝牙做地更好，人们更希望能在无线玩具、传感器网络、家庭监控、工业监控和安全系统等众多领域拓展ZigBee的应用[9]。

2.2 ZigBee技术的特点

ZigBee网络采用的是无线自组织网络技术，与蜜蜂的通信类似，网络中的各个节点间通信以一跳或多跳的形式自动建立网络。网络节点则以ZigBee协议为基础进行通信，与各种传统无线网络相比，其主要优点有以下几个方面:

(1) 网络稳定性好。其设计的网络自己组织性能使网络各个节点在无需人工干预的情况下自己组网并实现数据传输的任务，当添加或去除网络中某个节点时，其余节点可以自行寻找其他节点替代中转信息，具有较强网络自愈能力。

(2) 成本低。由于ZigBee联盟已经有二十多家，他们的研发实力都很强，好多公司均已在2003年正式推出自己的ZigBee芯片，竞争较大，近年来应用于主机端的芯片成本将会比蓝牙等模块更具价格上的优势；另外，因为ZigBee技术的速率要求低，协议内容简单，从而节省了开发的成本，目前常州市场CC2XX0等芯片的零售价格在20~30元之间不等。

(3) 功耗低。它的超低功耗也使得在应用中三节1.5v干电池即可使用6个月至2年的时间，这也是ZigBee的最大的一个优势。

(4) 网络容量大。每个ZigBee设备可以与另外254台节点设备相连接，而加入路由节点的ZigBee网络最多可容纳多达65，000多个节点的网络。

(5) 数据传输速率低。只有10kb/s～250kb/s，符合本设计需求。

(6) 工作频段灵活。使用的频段中2.4GHz全世界通用，欧洲使用868MHz，美国则使用915MHz频段，但这些均是免申请频段，可以直接使用。

(7) 网络延迟时间短。活动设备信道接入延时和休眠激活延时均仅为15ms，而搜索设备延时时间达到[10]。

2.3 ZigBee网络设备组成和网络结构

根据ZigBee联盟所设定的技术标准，按功能分其网络设备划分为三种：ZigBee协调器(ZigBee Coordinator)，ZigBee路由器(ZigBee Router)，Zig,Bee终端设备(ZigBee End Device)。他们的功能分别如下：

(1) ZigBee协调器(ZigBee Coordinator)：它是个全功能的设备，包含所有的网络功能，是3种设备中功能最全面亦最复杂的一种，特点是计算能力强、存储量大。它的作

用是发送网络信标、建立并且管理一个网络及网络节点、存储节点信息并且不断地接收下级节点所发来的信息。

(2) ZigBee 路由器(ZigBee Router)：它也是全功能设备在加入网络后，协调器就会分配给它一定量的十六位地址空间，再由其分别分配给下级节点使用，方便每个节点接入或离开网络，具有数据转发及路由之功能。

(3) ZigBee 终端设备(ZigBee End Device)：其一般的简化的功能设备。只能自己的与上一级如协调器或路由器之间通信，包括获取网络地址等。

在ZigBee 协议规范中，组网时有三种网络拓扑结构可供选择：星型结构(Star)，网状结构(Mesh)和簇树型结构(ClusterTree)，图2-1所示。

图2-1 ZigBee 网络拓扑结构图

在星状结构中无论是路由器或终端设备都是直接与协调器进行通信，而ZigBee 协调器则负责运作与维护着整个网络；在簇状和网状网络结构中，协调器负责初始化和建立网络的操作，而路由器则对网络进行扩展，终端设备的信息由路由器进行转发,只不过在簇状结构中终端间的信息交换只能通过一级级向上传递到协调器，再由协调器将信息分发下去[11]。

2.4 ZigBee 的协议分析

星状

（start ）

网状

（Mesh ）

簇状 （Cluster ） 协调器 路由器 终端设备

2.4.1 网络层（NWK）

ZigBee网络层的主要功能就是确保ZigBee的MAC层(IEEE 802.15.4)正常工作，同时定义了一些必须的函数，并且为应用层提供适合的服务接口。网络层提供了两个必须的功能服务实体来向应用层提供服务接口，它们分别是管理服务实体和数据服务实体。通过网络层数据服务实体服务接入点（NLDE-SAP），网络层的数据实体（NLDE）得以提供数据传输服务；网络层管理实体(NLME)与之不同，它是通过网络层管理实它体服务接入点(NLME-SAP)来提供网络管理服务的。网络层管理实体则是利用网络层数据实体完成一些网络的管理工作，并且网络信息库(NIB)理是网络层管理实体完成的。

1、网络层数据实体（NLDE）

网络层数据实体为数据提供服务，在两个或多的设备之间进行数据传送任务时，则是按照应用协议数据单元(APDU)的格式进行传送的，并且所有的这些设备必须是在同一个网络中，即要求在同一个个域网中。

网络层数据实体提供的服务如下三项：

(1) 指定拓扑传输路由，网络层数据实体发送一个网络层的协议数据单元到一个合适的接受设备，此设备可能是一个在通信链路中的中间通信设备，也可能是最终的目的通信设备。

(2) 生成网络层的协议数据单元(NPDU)：通过增加一个适当的协议头，网络层数据实体从应用支持层协议数据单元中生成网络层的协议数据单元。

(3) 安全：确保通信的机密性和真实性。

2、网络层管理实体（NLME）

络层管理实体允许应用与堆栈相互作用，并且提供网络管理服务。网络层管理实体提供了以下的几种服务：

(1) 配置一个新的设备：设备应具有足够的堆栈来保证其正常工作的需要，并且满足配置的需要。配置选项包括对连接一个现有网络设备或一个ZigBee协调器的初始化的操作。

(2) 初始化一个网络：使设备有能力建立一个新的网络。

(3) 连接和断开网络。要求设备具有断开网络的能力和具有连接一个新的网络的能力，以建立一个ZigBee协调器或者路由器。

(4) 邻居设备发现：需要具有发现、汇报和记录相邻设备信息的能力。

基于ZigBee技术的智能家居系统

一、智能家居的背景 从宏观上来讲，事物的每个发展阶段都是当时从业人员认识水平、技术水平、市场认知、原材料成本等几个原因共同作用的结果。每个阶段都会局限于当时的技术水平、市场接受程度等，都会有其无法突破的瓶颈和困难。即便智能家居系统在中国已发展20多年，且经过这么多年的发展，产品、技术已日趋成熟、稳定，但每项技术并不一定都完美无瑕。只要产品或技术处于高速发展中，它必然需要不断地去解决一些技术上或者产品上的问题。智能家居产品未来会还向节能环保，舒适度方面发展。比如冬暖夏凉型建筑，不用空调，由建筑自身的功能去调节温度。而智能家居必须结合这些建筑上的功能去发展，从这个方面来说，必然会推动智能家居的适应性发展。对与现阶段的智能家居来说，没有专用的对讲或智能家居数字处理芯片，无论是技术层面还是集成层面，都只是有所关联。如果能够很好的解决，未来数字对讲将会取得更好的应用。而随着中国城镇化趋势的加剧，大型小区会越来越多，人们对安保的重视程度也会日益加强，将来小区的多个安防子系统在技术上必然会走向综合化、集成化。除此之外，厂家需理性地为各类应用设计解决方案，校正一些过往的虚假概念。只有设计实用性强，性价比高，能适应拓展未来新技术的系统，才能更好地为用户服务。除此之外，各家产品的兼容性也是一个急需解决的问题。目前各厂家的产品均采用自家的协议，无法很好地做到兼容，而不同品牌的可视对讲和智能家居系统如何互连互通也将是今后需突破的难点 二、智能家居系统旨在实现的以下主要功能： (1)可以控制和相应的状态查询，如查询室内和室外的温度，可用于家用电器，如灯一键全开，一键全关，更方便。 (2)在光线方面我们可以依照家庭装修环境背景或者用户的其他层次的要对

基于zigbee智能家居控制系统的设计2

基于Zigbee的智能家居控制系统的设计 王超，高峰，姜洋 （东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318） 摘要：本文是基于Zigbee技术，采用CC2430模块构成传输网络，与中心控制板STM32之间进行2.4GHz的无线通信。控制板由STM32驱动触屏显示器，由编制的GUI（用户自定义）界面，使用户简单方便的对家具环境进行控制与监视。可增加WIFI（无线路由）上网功能实现远程控制功能等，具有良好的可扩展性。 关键字：Zigbee；触屏控制板；STM32；WIFI； Design of Smart-home System Based on Zigbee Wangchao,Gaofeng,Jiangyang (Department of Electrical Information Engineering, Northeast Petroleum University, Daqing, Heilongjiang ,China,163318) Abstract：This paper is based on Zigbee technology, using the 2.4GHz wireless communication between CC2430 module transmission network and center panel STM32. Panel STM32 drive by touch screen display, compiled by the GUI interface and the user is simple and easy to control the furniture with the monitoring environmental. It also can increase the WIFI Internet function to make the remote control function come true, It has good expansibility. Keyword：Zigbee；touch-screen-panel；STM32；WIFI； 1引言 现代科技的发展驱使人们寻求更加简便更加快捷的生活方式，即使你是住在最偏远的城市，你也会感受到这种速度，所以，基于我们所学的知识，我们畅想一种用于控制我们切身生活的新方式，运用Zigbee技术和网络技术，将家中所有的可控部件集中在一个触屏控制板上，我们所用的Zigbee是一种高可靠性的无线数传网络。Zigbee数传模块类似于移动网络基站，支持无限扩展。同时，Zigbee具有低功耗、低成本、抗干扰、易组网的优点[1]。 本文是基于具有Zigbee无线传输技术的CC2430和STM32芯片，通过触摸屏控制板实现对家里的安防报警、室内温度和照明灯具、家用电器的控制。因为系统由自己开发，具有可扩展性和个性化，控制方便，更加贴近用户需求等特点。 2系统实现 2.1 系统总体结构 系统整体框图结构如图1所示，具有显示控制功能的中央的控制板我们采用具有高性能、低功耗的特点，而且不用外加射频功放，通信距离就可达到百米左右的STM32W108芯片（内置128KB FLASH和8KB SRAM它同时支持人机交互，可与CC2430进行通信[2]。 用于作为下级传输的Zigbee模块，我们采用TI 公司的CC24430 无线射频芯片，它有显著的低成本、低消耗、网络节点多等的无线传输功能。可以将一个节点作为路由，由一个主节点管理若干子节点,同时可由上一层网络节点管理,最多可组成65000 个节点的大网，实现组网，也有效的延长了Zigbee的传输距离。同时其具有高容量优点，可采用星状、片状和网状网络结构,通过对与STM32通信和传感数据采集传输的开发，形成对家中照明、安防、电器等日常工具的进程和远程控制，实现家居的智能化。 我们采用SDIO WIFI模块芯片实现数据的远程传输，具有的USB 2.0接口，与STM32 的连接非常简单，二者可以通过标准的USB 接口直接相连。该模块用来实现家庭网关与Internet 连接。通过WIFI可以在家中随时上网，同时也可以通过家庭网关实现远程控制。 图1 智能家居控制系统结构图 Control Board W I F I 安防传感器 控 制 显 示 测量传感器 空 调 报 警 照 明 作者简介：王超，黑龙江大庆，东北石油大学电气气信息工程学院，学生

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

基于ZigBee的智能家居系统设计与实现

毕业设计（论文）题目：基于ZigBee的智能家居系统设计与实现 学院：软件学院 专业名称：软件工程 班级学号：08201124 学生姓名：曾刘保 指导教师：苗利 二O一二年三月

毕业设计（论文）任务书 I、毕业设计(论文)题目： 基于ZigBee的智能家居系统设计与实现 II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： 1、摘要扼要叙述本论文的主要内容、特点，文字精炼，摘要500字左右。 2、正文：一般包括引言、本、结论三个部分。字数不少于13000字。 3、收集资料：a历史资料；b理论资料；c实践资料 4、技术要求：在论文写作中进行一定程度的创新性活动，如提出一个新问题、对现 实问题进行新的解释等。 III、毕业设计(论文)工作内容及完成时间： 1、查阅并收集与论文相关的国内外文献资料，完成开题报告。（第1-2周） 2、毕业论文资料调研，进行实地调查研究，掌握第一手资料。（第3周） 3、撰写毕业论文详细提纲。论文提纲应分为几个部分或几个层次。写明论文的中心、重点、主要观点、结论等。（第4周） 4、完成论文绪论部分，说明本课题的意义、目的、研究范围及要求达到的技术要求；简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题。（第5周） 5、完成毕业论文正文部分，包括问题的提出，研究工作的基本前提、假设和条件，理论论证，理论在课题中的应用，课题得出的结果等。（第6-7周） 6、完成结论部分。即对整个研究工作进行归纳和综合得出的总结，对所得结果比较和课题尚存在的问题，以及进一步开展研究的见解与建议。结论应该明确、精炼、 完整、准确。（第8周） 7、完成毕业论文（设计）初稿。（第9周） 8、完成毕业论文二稿。（第10周） 9、毕业论文定稿；毕业论文打印；毕业答辩准备。（第11周）

【标准】基于Zigbee技术的智能家居系统设计方案

基于Zigbee技术的智能家居系统设计方 家居设备通过Zigbee 进行无线组网，把家居设备的信息和数字视频传输到因特网网络上， 进行实时的显示并进行后续的利用和控制；同时将收集各处传输进来的数字视频信息进行后续的处理和识别。如入侵检测，人脸检测和识别等。 智能家居又称为智能住宅，在国外常用Smart Home 表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electr ON ic Home、E-home）、数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Net/Networks for Home）、网络家居（NetworkHome）、智能家庭/建筑（Intel ligent Home/Building）等。 智能家居系统利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全。智能家居可以提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流通畅，优化人们的生活方式，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。 1 项目概述 1.1 智能家居发展概况 智能家居是利用先进的计算机技术、嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中的各种设备（如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电）通过家庭网络连接到一起的，自从美国在1984 真正的智能建筑出现以来，国外已经有将近30 年的研究历史，而国内在这方面的研究相对较晚，从2003 年才逐步应用于高端市场，而且标准不统一，如海信、海尔、清华大学等大家各自为营。由于智能家居系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化和个性化的独特魅力，使得智能家居的开发与建设成为21 世纪科技发展的必然趋势。随着全球对能源和环境的要求越来越高，而智能家居在节能方面的效果优势非常明显，因此具有非常广阔的市场前景。 1.2 开发板主要参数 本项目所使用开发板为Real6410 开发板，采用三星公司的ARM11 内核的处理器 S3C6410.开发板上还集成了123 M的DDR 内存以及1 GB NandFlash, 同时预留了

基于Zigbee技术的智能家居系统设计方案

基于Zigbee技术的智能家居系统设计方案

基于Zigbee技术的智能家居系统设计 方案 摘要：对基于ZigBee 技术对嵌入式Web 的智能家居远程监控系统进行研究和设计。对家居设备通过Zigbee 进行无线组网，把家居设备的信息和数字视频传输到因特网网络上，在因特网上设立一个"无线视频网关"WEB 服务器，可供外部访问；实现将家居信息如温度进行实时的显示并进行后续的利用和控制；同时将收集各处传输进来的数字视频信息进行后续的处理和识别。如入侵检测，人脸检测和识别等。 智能家居又称为智能住宅，在国外常用Smart Home 表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electr ON ic Home、E-home）、数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Net/Networks for Home）、网络家居（NetworkHome）、智能家庭/建筑 （Intel ligent Home/Building）等。 智能家居系统利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术将与家居生活有关的各

种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全。智能家居可以提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流通畅，优化人们的生活方式，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。 1 项目概述 1.1 智能家居发展概况 智能家居是利用先进的计算机技术、嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中的各种设备（如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电）通过家庭网络连接到一起的，自从美国在1984 真正的智能建筑出现以来，国外已经有将近30 年的研究历史，而国内在这方面的研究相对较晚，从2003 年才逐步应用于高端市场，而且标准不统一，如海信、海尔、清华大学等大家各自为营。由于智能家居系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化和个性化的独特魅力，使得智能家居的开发与建设成为21 世纪科技发展的必然趋势。随着全球对能源和环境的要求越来越高，而智能家居在节能方面的效果优势非常明显，因此具有非常广阔的市场前景。 1.2 开发板主要参数

基于ZigBee的智能家居系统研究与实现

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）05-0015-02 1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15

基于Zigbee的智能家居控制系统

基于Zigbee的智能家居控制系统 摘要:本文介绍了基于Zigbee的智能家居控制系统的组成、开发方案、具体的硬件和软件设计方法以及测试结果。测试表明，本系统能够成功地利用Zigbee技术对家居设备进行无线组网，配合以NiosII软核为核心的系统终端，完成家居信息的实时显示、家居设备的自动控制和自动根据险情进行短信报警等功能，系统工作快速、灵活、稳定，市场前景广阔。 关键词：Zigbee；智能家居；NiosII；远程报警 1 引言 智能家居控制系统是现代电子技术、自动化技术及通信技术相结合的产物。它能够自动控制和管理家电设备，对家庭环境的安全进行监控报警，并且能够为住户提供安全舒适、高效便利的学习生活及工作环境。随着科技的提高和经济的发展，人们对家居环境的要求越来越高，作为家居智能化的核心部分—智能家居控制系统也越发显得重要。本系统采用Zigbee技术、FPGA技术、自动控制技术和传感器自动检测技术，利用以CC2530为核心的Zigbee模块完成系统组网、传感器数据的采集和传输功能。系统终端以NiosII 软核为核心，完成显示、综合控制和报警等功能。 2系统概述 基于Zigbee的智能家居控制系统以充分利用系统资源完成对家居环境的监测和家居设备的综合控制，为用户提供更方便舒适的家居生活体验为实现目标。用户通过终端查看家居信息、操作系统运行和设定温湿度等环境参数；各家用电器和窗帘等处的电机等家居设备根据传感器采集的相应数据和用户设定等因素，在终端的控制下工作；组网功能由隐藏在家中各处与终端和各传感器、家居设备相连的Zigbee模块完成。 2.1 系统组成 本系统由一个多个节点、一个终端和一台上位机组成。节点由Zigbee模块接入系统终端和传感器、家用电器、电机构成，节点之间的网络拓扑结构为星型网络]1[，其中位于星型网络中心的终端收发节点与作为终端的DE2开发板相连。终端通过上位机软件连接家中的台式电脑，同时终端还与GSM 模块连接以便完成发送短信的功能。系统组成框图如图2.1所示： 图2.1 系统组成框图 2.2 系统功能 为了给用户提供一个安全、舒适、方便的居住环境，使系统对家居设备的控制更便捷高效，同时为用户家庭节约能耗，本系统可以实现以下功能。 （1）检测室内温度并显示在终端显示屏上，同时自动控制空调完成温度调节； （2）结合温湿度和用户是否在家及用户起床的情况自动开启空调、电视机和微波炉； （3）检测家中非法入侵、着火、漏水等情况，同时根据险情对用户进行本地报警和短信报警； （4）早上用户起床后，微波炉、热水器等自动开启，窗帘自动打开； （5）用户可通过上位机控制系统，设定温湿度等参数。 3系统开发方案 本系统利用Zigbee和FPGA技术，以IAR、Nios II和Visual Basic软件作为开发环境，使用DE2开发板和以CC2530为核心的Zigbee模块作为开发工具进行开发。对系统的开发主要分成节点、终端和上位机三个部分进行。 节点间利用Zigbee协议进行无线通信，网络拓扑结构采用星型结构。以CC2530为核心的Zigbee模块不但是无线收发器，还能够作为微控制器完成对传感器、继电器等外围设备的控制。而星型网络结构便于用户在系统中增加和减少节点，且系统可以随时为增加的节点建立无线通信链路。在对Zigbee模块进行开发时，本系统在官方协议栈基础上，对应用层进行开发，使其完成系统组网、传感器数据的采集和传输功能。 终端利用FPGA技术，以NiosII为核心，在DE2开发板完成开发。终端的功能是显示、对家居设备的综合控制和报警等，其中报警功能由终端控制GSM

基于ZigBee的智能家居系统设计

基于ZigBee 的智能家居系统设计 朱同 武汉理工大学智能信息研究所，武汉 (430070) E-mail ：woozie.cj@https://www.sodocs.net/doc/ef10021531.html, 摘 要：本文主要介绍了基于ZigBee 通信协议的智能家居系统。阐述了该系统的组成和特点。给出了智能家居系统中RF 无线节点模块的软硬件设计方法。并通过该系统分析了ZigBee 在短距离无线通信领域的发展趋势。 该系统符合IEEE802.15.4 协议，便于系统与其它符合该标准的产品联网, 具有良好的通用性和可扩展性。 关键词：ZigBee ，智能家居，无线射频通信 1. 引言 如今，利用无线网络构建智能家居网已经成为势不可挡的发展趋势。相对于有线网，无线网络不仅接入灵活、操作方便而且符合家庭网络的通讯特点，其应用必将大大促进家庭网络智能化的进程。目前实现组建智能家居网络的技术括蓝牙、WiFi 、以及极具发展潜力的ZigBee 。ZigBee 技术是近几年发展起来的一种短距离无线通信技术，合应用在控制和监控场合的无线通信方式。它使用2.4GHz 波段，采用跳频和扩频技术。鉴于ZigBee 技术的低成本、低功耗，低速率的特点，其必将是最符合智能家居控制的无线通信方式之一[1]。 2. 智能家居系统结构 智能家居系统以家庭为单位进行设计, 每个单位都拥有一个独立的协调器、多个无线通讯ZigBee 节点模块。在协调器和每个子节点上都接有一个ZigBee 无线通信收发模块, 数据通过这些模块在协调器和子节点之间进行传送。系统组成如图1。 ZigBee 家电设备 RF 模块 协调器

3.RF无线通信收发模块设计 3.1 RF无线通信收发模块硬件设计 RF节点的硬件电路主要由控制模块和无线通信收发模块组成。控制模块通过与RF芯片之间的数据交换。完成节点收发数据处理。并根据通讯数据完成对外围器件的控制。RF模块符合IEEE802.15.4协议，完成节点与协调器之间无线通讯。 3.1.1 RF协议芯片的选择 CC2500是Chipcon推出的一款符合IEEE802.15.4标准的片上ZigBee产品，RF的频率范围从2400 MHz到2483.5 MHz。该芯片具有体积小（4x4 mm package, 20pins）价格低，功耗低，灵敏度高的基本特点。此外CC2500配置自由度非常高，可以对频率使用范围，数据率，发送接收功率，接收滤波器的带宽，以及信号收发模式进行自由配置。CC2500收发数据包的格式也可以用户根据自己需要进行配置。如图2所示，CC2500共有6个引脚与MCU的I/O口连接，其中SI、SO引脚完成RF数据的传送，对CC2500芯片的用户功能配置是通过GDO0和GDO1引脚来完成的，此外GDO0和GDO1引脚还可以作为功能检测引脚，通过这两个引脚上的输出数据，用户可以查看RF芯片的工作模式、信号的强度、FIFO数据状态等等，为开发和使用者提供了一个直观的系统监控平台。 3.1.2处理器的选择 处理器是传感器节点的核心，在选择时，必须满足体积小、集成度高、功耗低且支持睡眠模式、速度足够快、成本尽量低等几个要求。TI公司的MSP430F135，系列的单片机同样以低功耗著称，这样的选择使整个硬件系统功耗极低，非常适合各种小型无线应用。该款单片机只有一个标准UART接口，作为与上位机通信的接口。CC2500与MCU之间使用I/O 口模拟SPI总线时序来实现数据通信。 另外系统中采用了CP2102作为系统的USB接口，以便于二次开发， CP2102内部的电压转换器为MCU和CC2500提供了3V的工作电压。在开发中只用使用一根USB线就可以达到供电和节点与上位机通信的目的。

智能家居论文：基于ZigBee技术的智能家居系统

智能家居论文：基于ZigBee技术的智能家居系统 【中文摘要】智能家居就是利用网络连接设备将家庭生活中的各种电子设备、电器等关联起来,以便实现对家用设备和生活环境的智能化管理、远程监控以及资源共享。目前,市场上流行的智能家居产品功能不尽完善,因此在一定程度上远不能满足人们对智能化生活的需要。鉴于此,我们以ATmega8、ATmega128L+CC2420开发套件为核心硬件,基于ZigBee技术设计了智能家居系统。该系统模拟实现了如下功能:控制有线连接的模拟家电;通过ZigBee模块实现远程控制模拟家电;利用传感器收集家居环境并反馈;设计了多个可扩展模块,用来加入后续的家电。本文设计的智能家居系统由三大功能模块组成,即用户控制模块、模拟家电模块、ZigBee控制模块,用户可以通过用户控制模块中的按钮实现对模拟家电工作状态的查询和控制。模拟家电模块用于模拟家电状态,并在界面上显示。ZigBee模块实现了无线通信和远程控制,并提供了监视系统环境的功能,该模块将家居环境信 息以帧的形式发送给主控制器。实验结果表明,我们设计的智能家居系统界面简洁易于操作,可以满足用户对特定家电的控制要求,同时 通过观察界面上的环境系数,实时监控整个家居环境。测试结果表明本系统达到了预期的设计目标。 【英文摘要】Smart Home is the using of network-connected devices to connect various electronic equipments in the family life, in order to achieve intelligent management, remote

基于Zigbee无线技术的家用电器自动控制的研究

基于Zigbee无线技术的家用电器自动控制的研究 摘要：随着时代的发展，人们对于日常生活的智能化要求越来越迫切。随着上世纪80年代美国康乃迪克州哈特佛市的第一栋智能建筑稍微的诞生，全世界掀起了智能家居的建设热潮。当今时代可以说是信息时代，当今时代最重要的特点就是信息的数字化、网络化。互联网的飞速发展，互联网骨干网的带宽每半年的发展速度倍增。宽带接入网络的日益普及，信息高速公路的最后一个问题已经得到解决。目前智能家电正在不断普及，大多数智能家电都有自动控制部件，即所有的信息已经数字化，这为家电的网络化打下了技术基础。 关键词：嵌入式ARM；Zigbee；家电控制 1 研究现状和发展趋势 1.1 国外发展状况 在欧洲，数字家庭网络的核心主要是指建设的多媒体家庭平台，它的核心是电视网络，利用机顶盒对卫星广播和有线信号的接收和发送，实现完整的电子商务，银行的交互式操作转让等服务。美国数字家庭网络主要是在运营商带动的情况下提供智能信息服务。英国电信利用家庭网关技术控制数字家庭网络，家庭网关技术可以为用户提供有线，无线上

网，调制解调器，防火墙，家长控制等服务。 1.2 国内发展状况 我们的家庭网络处于起步阶段，随着家庭网络产品和产业的成熟，在国内的发展家庭网络系统显示以下特点：（1）市场潜力。因为房地产是热点，因为其下游产业的一部分，家庭网络市场前景非常乐观。（2）市场竞争的无序阶段。家庭网络行业正处于导入期，没有统一的标准，大多数产品都是相似的。（3）市场是一个需要逐步培育和引导阶段。大规模的价格战，广告战，服务战还没有爆发，比较分散，市场认知和接受，市场占有率不高。与服务供应商争先恐后的产品相比，智能家居产品到用户终端的步伐有点慢。（4）为面向家庭网络市场的巨大需求，市场区域存在不均衡的状态。 1.3 智能家庭的问题与发展趋势 智能家居的发展面临着以下四个主要方面的问题：（1）产品成本：目前的高价位的智能家居市场。（2）系统功能。复杂的操作系统，产品性能缺乏稳定性和可靠性。（3）标准协议：设备厂商的接口标准和协议有很大的不同，使他们生产的家庭设备不能与智能家居系统兼容更好。（4）售后服务：中国的智能家居厂家配套还不成熟，未能形成售后服务匹配系统，当出现问题时，该产品销售和维修是不能够满足用户的需要。 未来的智能家居管理终端将基于嵌入式Linux，Android

基于Zigbee的智能家居系统毕业设计

henhuangmahenshuang 毕 业 论 文 课 题基于Zigbee 的智能家居系统设计 学生姓名 基于Zigbee 的智能家居系统设计 系 别基于 Zigbee 的智能家居系统设计 专业班级 09通信（1）班 指导教师 二 ○ 一 年 学 号_______ ___

铜陵学院毕业设计 目录 摘要.............................................................. III Abstract............................................................... IV 第一章绪论......................................................... - 1 - 1.1本课题的背景和意义.......................................... - 1 - 1.2国内外智能家居发展概况...................................... - 1 - 1.2.1 国外智能家居发展概况.................................. - 1 - 1.2.2 国内智能家居发展概况.................................. - 1 - 1.3智能家居系统组网技术........................................ - 2 - 1.4智能家居系统设计需要解决的问题.............................. - 3 -第二章 ZigBee 技术研究.............................................. - 4 - 2.1 ZigBee技术简介............................................. - 4 - 2.2 ZigBee协议组成............................................. - 4 - 2.3 ZigBee网络配置............................................. - 5 - 2.4 Zigbee技术的特点........................................... - 7 -第三章智能家居系统总体设计方案..................................... - 8 - 3.1智能家居系统需求分析........................................ - 8 - 3.2智能家居系统功能描述........................................ - 8 - 3.3智能家居系统结构............................................ - 8 -第四章系统硬件设计..................................................................................................... - 10 - 4.1 ZigBee通信模块硬件设计. ................................... - 10 -第五章系统软件设计................................................ - 12 - 5.1 ZigBee网络设备软件........................................ - 12 - 5.2Zigbee绑定机制的引入....................................... - 15 - 5.3智能家居管理界面设计....................................... - 15 -第六章总结与展望.................................................. - 17 -参考文献........................................................... - 18 -

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 Technology ABSTRACT With 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 make intelligent home system a consumer demand．Intelligent home system catches more and more people’S attention.Therefore the topic about the integration and management of various communication equipments in home，household appliances and 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

基于ZIGBEE的智能窗帘控制系统

基于Z I G B E E的智能窗 帘控制系统 标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

河南科技学院 2015-2016学年第二学期期终考试 无线传感器网络 题目：基于ZIGBEE的智能窗帘控制系统 专业班级： 成员：（包括学号、姓名） 教师：曲培新 完成时间：

目录

1.需求分析 基于 Zigbee技术的智能窗帘控制器作为物联网智能家居中的核心部分，可以大大提高智能家居系统给用户带来的体验度。它可以定义为一个过程或者一个系统，通过无线传感器网络技术、射频识别技术等，将物理世界中的实体连接到因特网上，从而实现智能识别和管理。在物联网环境下，人们可以通过各种设备全天候获得特定服务。不仅仅是通过个人电脑，那些连接到互联网的智能终端也可以方便地为人们提供信息和执行决策。作为物联网的典型应用，智能家居业务发展备受瞩目。智能家居可以让用户有更便捷的方式来管理家用设备，使多个设备形成联动；而且，智能家居中的各个设备可以相互间通信，在没有用户指挥的时候也能根据不同的状态互动的运行，从而为用户带来更高效、舒适、方便和安全的家居环境。【前人研究进展】以往的智能家居系统以及各类智能传感模块都PC 为控制心，采用有线的方式连接。每次安装智能家居系统都需要做大量的布线工作。随着我国物联网进发展的快车道，Zigbee正逐步被国内越来越多的用户接受，并在部分智能传感器场景应用。简单的说，Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，类似于 CDMA 和 GSM网络。Zigbee数传模块类似于移动网络基站，通讯距离从标准的75m 到几百米、千米，并且支持无限扩展。Zigbee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、高速率、低成本的双向无线通讯技术，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间的数据传输以及典型的有周期性、间歇性和低反应时间数据传输。基于Zigbee技术的物联网智能家居系统与以前的主机式集中控制系统的最大区别是采用基于Zigbee组网通信方式，省去了复杂、困难的布线工作，降低了成本，实现了家居的智能化。【本研究切入点】以嵌入式家庭网关为核心，采用基于Zigbee无线方式对系统中的各类智能模块进行通信。【拟解决的关键问题】基于基于Zigbee技术的智能窗帘控制系统作为智能家居的有机组成部分，在其中加入基于Zigbee模块，使得该智能窗帘控制系统可以和整个智能家居系统组成一个网络，达到对家庭窗帘环境的全天候、多手段的监视和控制 2. 总体设计 CC2530是用于、ZIGBEE和RF4CE应用的一个真正的片上系统（SOC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和

基于ZigBee的物联网智能家居系统设计

基于ZigBee的物联网智能家居系统设计 摘要基于ZigBee技术的物联网智能家居系统的设计实现是针对传统嵌入式家庭网智能家居系统中存在的问题和不足，通过对于家居内环境设备以及人员等数据信息的采集，借助物联网实现数信息的传递，进而通过用户界面实现智能家居系统运行状况的监视，以实现家居环境质量与生活水平的改善提升的一种智能化信息系统。本文将在对于ZigBee技术特征与优势分析基础上，对于基于ZigBee技术的物联网智能家居系统结构与设计实现进行分析研究，以促进在实际中的设计应用。 【关键词】ZigBee技术物联网智能家居系统结构组成设计实现分析研究 智能家居系统是一种通过家居平台应用自动控制技术以及通信技术、计算机网络信息技术等先进技术手段设计实现的家居设施互联管理系统，能够实现家居环境以及生活质量的改善提升，具有积极作用和意义。近年来，随着社会经济的发展以及人们生活水平的不断改善提升，对于居住环境质量以及生活品质要求也越来越高，为了满足人们对于家居生活这一需求，智能家居系统在实际中设计应用也越来越多。早期的智能家居系统设计实现主要是以嵌入式家庭网关

作为系统设计与应用实现的中心，在实际家居环境与质量的运行监控中有很大的局限和不足，基于ZigBee技术的物联网智能家居系统则是以物联网作为智能家居系统的设计应用中心，同时在对于ZigBee技术应用实现的基础上，实现对于家居环境、设备以及人员信息的采集，并传给物联网，通过物联网将收集信息传送到互联网的服务器只中，从而通过用户界面在与服务器连接基础上实现对于智能家居系统中各个系统结构的运行情况进行监控管理，以保证家居环境与质量情况等处于良好运行状态，整个系统与传统的智能家居系统相比，具有更为突出的稳定性和可靠性，系统的运行应用优势更为突出。 1 ZigBee无线传感网络技术及其特征优势分析 在网络信息技术中，ZigBee无线传感网络技术作为一种新技术，本身具有无线网络通信技术的特征优势，能够进行近距离的无线连接传输，并且在实际的网络通信传输中主要是以实现近距离、低成本以及低能耗、高安全性的双向网络通信传输作为发展应用目标的，其在进行数据信息的无线通信与传输过程中，主要是以IEEE802.15作为技术标准，具有突出的网络传输信息容量大以及安全可靠性强、兼容性高等突出的特征优势，在实际通信传输中的应用相对比较多。 首先，ZigBee无线传感网络技术在实际通信传输应用中的网络通信传输数据信息容量大特征，主要体现在应用