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基于Zigbee无线网络智能家居抑制系统的实现

发布时间:2018-11-20 01:06:10 文章来源:未来智讯    
    基于Zigbee无线网络智能家居抑制系统的实现作者: 漆鹏振 任大伟   【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抑制,各种报警和视频监控等功能以及远程网络抑制功能。  【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联合在一同,并与互联网连接起来,进行监控、管理信息交换和通信,实现家居智能化。本文介绍了基于802.15.4的Zigbee无线网络协议的智能家居抑制系统的实现。
  1.系统整体设计
  本智能无线家居抑制系统主要由网站、PC软件、Zigbee网络协调器、Zigbee抑制与采集节点四个局部组成(如图1所示)。该系统主要实现本地和网络对家庭电器的抑制,以及模拟场景的智能抑制。
  图1 系统整体框图
  网站为用户提供一个远程抑制家电的系统,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抑制指令。
  PC软件是系统的灵魂,软件编写的好坏直接影响系统的本能。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抑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,并显示报警信息,其中数据库是网络与本地抑制数据交换中心。
  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抑制采集节点和接收由Zigbee抑制采集节点发送的信息并且向上位机(PC)发送。
  Zigbee抑制与采集节点是家居抑制的执行机构,它能够接受无线抑制指令并执行。抑制节点主要用于抑制家庭的开关电器设备,如电灯、电扇以及具有红外抑制器的设备,如电视,空调等。采集节点主要用于实时监测家庭平安隐患,如煤气泄漏,火灾等。Zigbee抑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,将抑制指令发送给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、安防等的抑制。同时系统还能够利用无线网络设备查询和抑制无线摄像设备,对家庭进行监控。通过网络访问智能家居抑制系统网站,用户能够观察到家庭的基本情况,用户还能够使用网站的抑制指令,向数据库写入抑制指令,当PC软件检测到数据库的内容发生变化时,便向Zigbee协调器发送抑制指令。
  2.单片机硬件设计
  图2 电路板结构框图
  本系统的硬件局部主要由计算机PC、协调器与节点电路板、无线网络设备、传感器模块等局部组成,其中协调器与节点电路局部是本文的设计重点,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抑制芯片,CC2530是一款无线单片机,事务在2.4GHZ的频段,选取802.15.4通讯协议。
  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事务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机通讯,MAX232芯片是用于串口通讯的芯片。Zigbee节点主要提供抑制(如灯光抑制)和采集(如温度采集)接口。
  Zigbee协调器是底层通讯系统的核心,主要是接收节点信息向PC机反馈以及接收PC机抑制指令向节点转发。
  3.软件局部设计
  本系统主要有网站、上位机(PC)程序和下位机(协调器和节点)程序三个局部组成。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,选取VB语言编程,实现包括界面、抑制和通讯等功能。下位机主要是在IAR Embedded Workbench环境下完成的,选取C语言编写,实现包括抑制和通讯等功能,下位机选取的芯片是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,本系统恰是基于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
  网站文件局部程序(更新温度程序)如下:
  protected void update()
  {
  string a = "0.00";
  string b = "0.00";
  /*选择温湿度进行更新*/
  OleDbConnection conn = new OleDbConnection(constr);
  OleDbCommand cmd = new OleDbCommand("select 传感器数据2 from devicedata where 设备名称='TEMPERATRUE'", conn);
  conn.Open();
  OleDbDataReader dr = cmd.ExecuteReader();
  while (dr.Read())
  { a = dr["传感器数据2"].ToString();
  }
  dr.Close();
  conn.Close();
  Labeltempds1820.Text = a + "℃";
  }
  4.结束语
  本文介绍了基于Zigbee无线网络智能家居抑制系统的实现,它具有本地和网络访问等多种抑制方式,同时根据不同的场景设置可以达到智能抑制,让人们生活得更加舒适与放心。本系统所选取的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,可以保证通讯系统的有效性、可靠性和平安性。综上所述,本系统切合社会发展实际需要、技能可实现性、经济性都很好,有一定的创新性和推广潜力,相当有研讨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,2010.
  [2]唐亮.我国物联网家当发展现状与家当链分析.北京邮电大学学位论文,2010.
  [3]物联网“十二五”规划锁定十大领域.中国证券报,2010.
  [4]高守玮,吴灿阳.Zigbee技能实践教程——基于CC2430/31的无线传感器网络解决方案.北京航空航天大学出版社,2009.
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