基于Zigbee无线网络智能家居控制系统实现

1、基于zigbee无线网络智能家居控制系统实现【摘要】本文主要介绍了一个基于zigbee无线网络智能 家居系统的设计，该系统包括灯光和家电控制，各种报警和 视频监控等功能以及远程网络控制功能。【关键词】zigbee； cc2530；智能家居0.引言近年来，物联网成为全球关注的热点领域，我国在制定 “十二五”规划时更是将物联网纳入“十二五”专题规划。智能家居属于物联网的一个重要分支，基于物联网的智能家 居表现为利用信息传感设备将家居生活有关的各种子系统 有机地结合在一起，并与互联网连接起来，进行监控、管理 信息交换和通讯，实现家居智能化。本文介绍了基于 802. 15.4的zigbee无线网络协议

2、的智能家居控制系统的实 现。1系统总体设计本智能无线家居控制系统主要由网站、pc软件、zigbee 网络协调器、zigbee控制与采集节点四个部分组成（如图1 所示）。该系统主要实现本地和网络对家庭电器的控制，以 及模拟场景的智能控制。图1系统总体框图网站为用户提供一个远程控制家电的系统，用户通过远 程访问家庭的嵌入式服务器来获得当前家庭的情况并向设 备发送控制指令。pc软件是系统的灵魂，软件编写的好坏直接影响系统的 性能。pc软件的功能是给用户提供操作界面，将通过网络或 本地的控制指令用户的指令通过串口传送给zigbee协调器, 并且存放zigbee协调器传送的各个节点的状态信息，并显 示报

3、警信息，其中数据库是网络与本地控制数据交换中心。zigbee协调器是信息的交换中心。zigbee协调器的功 能是接收pc传送的指令并通过无线的方式发送给zigbee控 制采集节点和接收由zigbee控制采集节点发送的信息并且 向上位机（pc）发送。zigbee控制与采集节点是家居控制的执行机构，它可以 接受无线控制指令并执行。控制节点主要用于控制家庭的开 关电器设备，如电灯、电扇以及具有红外控制器的设备，如 电视，空调等。采集节点主要用于实时监测家庭安全隐患， 如煤气泄漏，火灾等。zigbee控制与采集节点都具有向 zigbee协调器反馈当前状态的功能。系统通过相关zigbee节点采集信息，并

4、传送给zigbee 协调器，然后由协调器将信息传送给pc机，pc机将节点的 信息存入数据库之后，实现报警和实时的状态显示，并通过 pc操作人员的操作，将控制指令发送给zigbee协调器，然 后由zigbee协调器将执行指令发送给zigbee相关节点。通 过节点的执行完成对家庭中照明、安防等的控制。同时系统 还可以利用无线网络设备查询和控制无线摄像设备，对家庭 进行监控。通过网络访问智能家居控制系统网站，用户可以 观察到家庭的基本情况，用户还可以使用网站的控制指令， 向数据库写入控制指令，当pc软件检测到数据库的内容发 生变化时，便向zigbee协调器发送控制指令。2. 单片机硬件设计图2电路板

5、结构框图本系统的硬件部分主要由计算机pc、协调器与节点电路 板、无线网络设备、传感器模块等部分组成，其中协调器与 节点电路部分是本文的设计重点，其结构框图如图2所示。本系统才用ti公司的cc2530芯片作为协调器和节点的 控制芯片，cc2530是一款无线单片机，工作在2. 4ghz的频 段，采用802. 15. 4通信协议。zigbee协调器与节点在硬件电路设计上基本无区别，主 要通过软件编程让其工作在协调器或节点模式。zigbee协调器主要通过rs232串口接口于与pc机通信, max232芯片是用于串口通信的芯片。zigbee节点主要提供 控制（如灯光控制）和采集（如温度采集）接口。zig

6、bee协调器是底层通信系统的核心，主要是接收节点 信息向pc机反馈以及接收pc机控制指令向节点转发。3. 软件部分设计本系统主要有网站、上位机（pc）程序和下位机（协调 器和节点）程序三个部分组成。网站主要用asp. net编程， 用到了 c#语言，dreamweaver8 , visualstudio 2008 等一 些网络编程工具，数据库用access数据库实现。上位机程序主要是在visualstudio2008环境下完成的, 采用vb语言编程，实现包括界面、控制和通信等功能。下 位机主要是在iar embedded workbench环境下完成的，采 用c语言编写，实现包括控制和通信等功

7、能，下位机采用的 芯片是ti公司出的cc2530芯片，并且针对这块芯片ti公 司有完整的zigbee协议栈，本系统正是基于z-stack 2007 编写而成的，在原有的z-stack的基础上编写自己的应用程 序来完成系统的功能。系统上位机主程序界面如图3所示。图3系统上位机主程序界面网站文件部分程序（更新温度程序）如下：protected void update （）string a =“0. 00” ；string b 二 “0. 00” ；/*选择温湿度进行更新*/oledbcormection conn = new oledbcormection(constr)；oledbcommand

8、 cmd = new oledbcommand (" select 传 感器数据 2 from devicedata where 设备名称 二'temperatrue' ” ， conn)；conn. open ()；oledbdatareader dr = cmd. executereader ()；while (dr. read () a = dr “传感器数据 2" . tostring ()；dr. close ()；conn. close ()；labeltempdsl820. text = a + “ °c "；4. 结束语本文介绍了基于zigbee无线网络智能家居控制系统的 实现，它具有本地和网络访问等多种控制方式，同时根据不 同的场景设置能够达到智能控制，让人们生活得更加舒适与 放心。本系统所采用的cc2530芯片具有低功耗，体积小, (2. 4ghz)无线发射的特点，并且其对应的z-stack具有完 善的功能，能够保证通信系统的有效性、可靠性和安全性。 综上所述，本系统切合社会发展实际需要、技术可实现性、 经济性都很好，有一定的创新性和推广潜力，非常有研究价 值并有很强的现实意义。【参考文献】1 关勇.物联网行业发展分析.北京邮电大学学位论 文，