zigbee应用层规范,智能家居

zigbee 应用层规范,智能家居篇一：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。 （2）L6203 电机驱动模块：当单片机的提供信号满足条件时，输出电压驱动电机正转或反转。 （3）晶闸管电扇控制模块：单片机选择驱动不同的晶闸管，以实现对交流电电器如电扇的控制。 （4）独立式按键：对四个按键的组合运用，设置湿度报警的上限和下限；操作控制电扇、窗帘。 （5）声光报警模块：当湿度值超出人为设定的报警限时，自动报警。 （6）数码管显示：三位数码管显示湿度相对百分比，精确到小数后一位。 二、模块设计实现原理 1、电源设计 在整个系统中，所选湿度传感器需要的直流稳压电源，单片机 C8051F020 需要的直流稳压电源，电源的设计要求非常严格。如图所示，我们选用 LM2576 芯片，产生 5V 的电源，输入电源可以选择通过变压器直接输入 9V24V 的直流信号，以满足电机驱动芯片 L6203 的电源；5V 直流电源通过 ASM1117 产生电源提供给单片机 C8051F020。电源模块产生信号比较稳定，能够很好的满足系统需要。 图 2 电源电路 2、传感器数据采集模块 本系统中，我们选用了北京宝利马公司生产的湿敏传感器，具有良好的线性关系，输出的模拟信号，可以直接输入单片机。如图所示，传感器输出信号通过电容滤波，减小波动和干扰误差后，输入单片机 C8051F020 进行 A/D转换，并且可以通过选择开关，选择单片机模拟通道。 图 3 传感器接口电路3、通信模块 整个控制网络系统中的无线通信功能是通过 IP-LINK1270 模块和 C8051F020 之间的串口通信实现的。IP-LINK1270 模块是完全符合标准与 ZigBee 规范的无线收发模块。需要的工作电源和逻辑电平，刚好保证和 C8051F020顺利通信，其复位端与单片机复位端相连，单片机上电的同时 IP-LINK1270 模块也复位。该模块在使用之前，需要配置其网络号，节点号以及信道和频率等，以便准确的向设备发送数据或命令。 图 4 通信接口电路 4、电机驱动和晶闸管开关模块 用芯片 L6203 作为电机的核心驱动，从单片机 I/O 口输出一路信号作为 L6203 的使能信号，控制芯片的通断。再由单片机提供两路信号，两路信号呈现一高一低时方可驱动电机，高低的顺序不同，电机的转动方向不同。 图 5 执行电机驱动电路5、其它常用模块 本系统中所用到的常用模块主要包括独立式按键电路、声光报警电路和三位数码管显示电路。 图 6 报警、按键、显示电路 独立式按键采用上拉的方式接入单片机，当无按键按下时，I/O 输入上拉电源提供的的高电平，而当有按键按下时上拉电阻一端接地，输入有效信号高电平。 由于单重的声音或灯光，在工业现场不一定达到预期地报警效果，我们选用灯光报警的方式，通过单片机用三极管控制蜂鸣器和发光二极管通断。 三位数码管用动态的显示方式节约了 I/O 资源，同样通过控制三极管的通断来实现数码管的片选，只要扫描频率足够高，视觉就感受不到闪烁。 三、部分软件流程 1、湿度检测设备主流程 C8051F020 单片机各种资源丰富，功能强大。先必须对单片机进行初始化，包括系统时钟、定时器、端口等的初始化，还有一些特殊功能 ADC 等的初始化，然后进入A/D，依次报警限检测，湿度百分比显示，执行按键功能等。图 7 湿度检测主流程图 2、A/D 转换流程 C8051F020 的内嵌 12 位 ADC，可以通过向 AD0BUSY 写“1”启动转换，应查询 AD0INT 位以确定转换何时结束。查询步骤如下： 1、写“0”到 AD0INT； 2、向 AD0BUSY 写“1” ； 3、查询并等待 AD0INT 变“1” ； 4、处理 ADC0 数据。 篇二：智能家居系统设计近年来人们对生活环境智能、舒适、安全要求越来越高，并伴随着计算机技术、通信技术的发展，智能家居便应运而生。然而随着智能家居的发展，所需要环境监测数据变越来越多，这就需要一种安装便捷，实用并且价格合适产品出现。有线传感器系统需要大量的布线，安装费用高的同时维护也很不方便，并且在一些建筑物中无法布线。随着物联网的发展，zigbee 渐渐走入人们的视野。 Zigbee 低功耗、低成本、低速率的短距离的优点。Zigbee 组成的无线传感器网络具有维护成本低、组网灵活、部署方便的特点，仿佛是为了无线智能家具而生的。将zigbee 技术与智能家具结合有很好的应用前景。基于此本文选择了 zigbee 无线通信技术来组件无线智能家具网络。 关键词：环境监测、智能楼宇、 ABSTRACT In recent years, pepole more and more like a living environment more smart, comfortable, safety and accompanied by the development of computer technology, communication technology, intelligent home have come into being. With the development of the intelligent home, however, the required environmental monitoring data become more and more, which requires an easy to install, practical, and the price is right product. Wired sensor system requires a lot of wiring, installation costs, while maintenance is also very convenient, and in some buildings can not be wiring. With the development of Internet of Things, the zigbee getting into peoples vision.Zigbee is low power, low cost, low-rate short-range . Zigbee wireless sensor networks have to maintain a low cost, flexible networking, and easily deployable, as if born to wireless smart furniture. Zigbee technology and intelligent furniture combined with a good application prospect. This paper chose the ZigBee wireless communication technology to wireless network based on Intelligent furniture. Key words：environmental monitoring, intelligent buildings, wireless sensor networks, ZigBee, 目 录 错误！未找到引用源。 第一章 绪论第一节 课题研究背景 随着物联网概念的提出及相关技术的发展，随着人们对生活的更加舒适、安全、便利、环保得要求提高，智能家居系统成为物联网应用的一个具体领域便成为必然发展趋势。利用物联网技术，可以实现在住宅集成智能建筑、网络通信、环境监测、家电灯光的家庭自动化系统。 物联网需要的各种信息技术和手段，结合数字化社区和互联网可以发挥最好的功能就是生命系。在国内的智能家居物联网的概念尚未提出之前，已经将近十年，但智能家居行业的发展是非常曲折，规模仍然是有限的。从传统的家庭不同，智能家居是住宅平台，综合布线技术，网络通信技术，安全技术，自动控制技术，音频和视频技术，和相关设施的家居生活一体化，建立高效的住宅设施的日常事务家庭管理系统，提高家庭安全，方便，舒适，美观，环保节能的居住环境。 第二节 无线智能家居的优点 新一代的无线智能家居网络，将以无需布线和使用相对自由，建立起人们对无线家居设备的全新体验和享受。它组网灵活，成本低廉，消除了开槽、穿墙等繁琐的工作程序，总体费用低；移动性强、扩张性强，可摆脱“线”的限制，在设定的覆盖范围内，用户可轻松接入到家居设备网络系统。 无线家居智能家居主要具有以下几点优势特征： （1）维护简单；由于没有复杂的布线，使智能家居的系统维护变得非常简单，无需破坏墙面等设施就可以轻松进行维护。 （2）无线自动组网；它能实现无线短距离通信传输，感知信息通过自组织联网实现信息传输。自动组网、自主修复的能力。和上一代采用 315M 射频技术的智能家居系统相比，Zigbee 可以实现自动组网，免去主控机和外围设备之间的手动对码的麻烦，大大简化了智能家居系统的调试，是智能家居系统真正实现智能化。 (3) 实现双向通讯功能；Zigbee 网络具有双向通讯的功能，使安防报警等需要方向通讯的模块可以通过无线接入到智能家居系统，彻底摆脱布线的烦恼。 (4) 性价比高；无线家居移动灵活、扩张性强，还具有低成本，低功耗的特点，符合“低碳生活”的绿色家居概念。 第二章 zigbee 技术介绍 第一节 zigbee 及其特点 紫蜂(ZigBee)技术，新一代的无线传感器网络将采用802154(ZigBee)协议。ZigBee 是一种供廉价的固定、便携或移动设备使用的极低复杂度、成本和功耗的低速率无线连接技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入在各种设备中，同时支持地理定位功能。 Zigbee 技术的特点主要有： (1)低速率 (2)低时延 (3)低功耗、实现简单 (4)低成本、易安装 (5)网络容量高 第二节 拓扑结构 ZigBee 规范定义了三种类型的设备： ZigBee 协调器是启动和配置网络的一种设备。协调器可以保持间接寻址用的绑定表格，支持关联，同时还能设计信任中心和执行其它活动。协调器负责网络正常工作以及保持同网络其它设备的通信。 ZigBee 路由器是一种支持关联的设备，能够将消息转发到其它设备。ZigBee 网格或树型网络可以有多个 ZigBee路由器。ZigBee 星型网络不支持 ZigBee 路由器。 ZigBee 终端设备可以执行它的相关功能，并使用ZigBee 网络到达其它需要与其通信的设备，它的存储器容量要求最少，其可以实验 ZigBee 低功耗设计。 上述的三种设备根据功能完整性可分为全功能(FFD)和半功能(RFD)设备。其中全功能设备可作为协调器、路由器和终端设备，而半功能设备只能用于终端设备。一个全功能设备可与多个 RFD 设备或多个其它 FFD 设备通信，而一个半功 能设备只能与一个 FFD 通信。 篇三：智能家居 Zigbee 网络控制系统(HA 规范)智能家居 Zigbee 网络控制系统(HA 规范) 一、 第一期完成的任务 1. 满足 HA