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基于ZigBee的智能家居体系切磋

发布时间:2018-12-10 01:06:04 文章来源:未来智讯    
    基于ZigBee的智能家居体系切磋作者: 王坚锋   【摘要】智能家居体系由主把握器、遥控器和智能终端组成,可以对灯光、窗帘、家用电器、智能插座等家用设备进行手主动把握。智能家居体系选取低功耗ZigBee无线技艺组网,每个智能家居设备都包罗一个ZigBee通讯模块认真无线数据的领受与发送。智能家居体系的把握策略包罗手动把握,情形模式以准时间步骤等。
  【关头词】ZigBee;智能家居;无线技艺
  
  1.媒介
  跟着社会经济的成长,人们对家居糊口情况的要求日益提高。智能家居体系联合谋略机技艺、主动把握技艺和网络通讯技艺,为家庭糊口供给便捷、舒适、安好、节能以及康健等各方面服务,大大提高了糊口质量,成长势头迅猛。
  传统的智能家居体系选取总线技艺产物,在装修前,要预埋通讯管线,工程量大、投资成本高,装弄好的屋子则很难再进行改造安装家居体系,这个缺陷限定了智能家居体系的推广。选取ZigBee无线技艺组网的智能家居体系,不单可以有用的把握灯光、窗帘、家用电器等设备,并且省去了预埋通讯总线的繁难,大大贬低了施工的难度,收缩施工进度、贬低成本。
  2.方案设计
  2.1 ZigBee技艺简介
  ZigBee是一种短距离、低速度、低功耗、低成本无线网络技艺,它事情于免执照的2.4 GHz ISM频段,传输速度为20~10MKbps,传输距离为几十米到几百米之间,网络容量大,可包容65000个设备。ZigBee供给了数据完整性查抄和鉴权功能,选取AES2128加密算法。智能家居体系的特点是终端数目多,一套家居体系有几十个甚至上百个点;通讯距离短,一般在一套屋子的室表里小局限通讯;数据量少,通讯数据大局部是把握下令以及一些检测数据。为此,ZigBee技艺很是适合应用在智能家居范畴,甚至能够说是为智能家居体系量身定做的。
  2.2 整体方案设计
  智能家居体系由主把握器和智能终端以及遥控器等组成,智能家居体系布局如图1所示。
  个中,主把握器认真家居体系的组网以及把握策略的执行。主把握器选取三星公司ARM11处置器S3C6410,处置器主频选取533MHZ,谋略处置才力强。议决10寸的触摸屏、音频模块和USB鼠标接口等兑现人界交互,选取32MSD卡存储把握体系信息。议决主把握的GSM模块,用户能够很轻快的使用用手机对智能家居体系进行长途监控。主把握器选取WindowsCE6.0嵌入式操作体系,并在此根本上开辟应用软件。Win-
  dowsCE6.0其软件资源雄厚,界面友好,可裁剪水平高,很是适合主把握器的软件应用。主把握器的布局如图2所示。
  智能终端包罗灯光把握器、窗帘把握器、家电把握器、智能开关插座以及安防消防设备等,是智能家居体系的把握以及执行设备。智能终端包罗一个ZigBee模块认真无线数据的收发。遥控器包罗一块LCD屏幕作为把握菜单选择,能够对智能家居体系的各个设备发出把握下令,遥控器日常平凡不操作的时辰,选取休眠模式以贬低电池功耗。
  2.3 把握策略
  家居体系的把握策略是其智能性的首要体现,其设计的公道性,直接影响到用户的舒适体验。智能家居体系中,共设计了手动把握,情形模式和时间步骤三种模式。个中,在手动模式下,家庭智能终端能够议决遥控器以及主把握器的触摸面板进行直接把握,如许用户就能够很利便的对家里的全部智能终端及家用电器进行把握,而无需再用家用电器的其它红外遥控器,手动模式具有最高优先级,以便在告急状况下,用户可以直接把握家居设备。在情形模式下,各智能终端按照预先设定的值执行,情形模式包罗起床模式、会餐模式、沐日模式以及安防模式等,用户议决主把握器对情形模式设定值进行设置。也能够议决在主把握器上配置时间步骤,来确定某个设备在特按时间的开或关,好比,在早上七点起床时刻,打开窗帘;下战书放工前,先将家里的某些烹煮电器的智能插座上电。议决这三种把握策略,大大提高了智能家居体系的智能化水平。
  3.ZigBee通讯设计
  3.1 ZigBee组网设计
  ZigBee网络分为星型网、树簇型网、以及网型网三种。凭据智能家居体系的特点,选取树簇型网的体式格局进行组网,网络布局如图3所示。树簇型网络中节点类型分为终端器、路由器和和谐器三种,个中终端器(End Device)是网络的终端,只可收发数据不克不及转发数据,遥控器以及低功耗设备选取此类节点类型。路由器不单可以收发数据还能转发数据,局部议决强电供电的智能终端为此类节点类型(如灯光把握器、窗帘把握器、家电把握器等)。和谐器认真网络的组网,是整个网络的中心,主把握器为此类节点类型,一个智能家居网络中,惟有一个主把握器是和谐器。为了有用经管网络,能够议决智能终端上的设置按钮进行设置,一个智能终端能够随意率性设置成终端器或者和谐器节点类型。选取树簇型网长处在于让低功耗设备能够节约电池功耗,配置成终端器的遥控器,日常平凡不发送数据的时辰,能够将处置器配置成休眠模式,电池能够用长达一年之久;保证网络中路由器的数目公道,即能有用的转发数据,又不会使得路由发生过多的分外开销。
  3.2 ZigBee通讯模块设计
  为了利便设备设计,选取模块化的布局体例,每个智能家居设备都包罗一个ZigBee模块,此模块认真基于ZigBee网络的数据通讯。模块选取TI公司的CC2430芯片,它支撑TI的Z-Stack和谈栈,内部集成了低功耗的8051单片机,外围包罗通用IO口、A/D转换接口、SPI口、以及串口等,接口资源雄厚。模块议决引出通用接口,来支撑智能终端功能的设计。通用接口如4图所示,通用接口首要包罗P0、P1和P2通用IO口,个中P2能够设置成特殊功能口。通用接口能够为家居智能设备的电路设计供给响应的硬件资源,只要再设计一块功能模块与ZigBee模块组合,便能够兑现设备的功能。
  4.告终语
  该智能家居体系兑现了对家庭灯光、窗帘、家用电器、插座以及消防安防等的智能化把握,使得家居糊口加倍便捷、安好、舒适、高效与康健。议决ZigBee低功耗无线技艺组网,使得整个体系布线简略,装修维护利便,为智能家居体系的推广供给了有利前提。
  
  参考文献
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  作者简介:王坚锋(1983—),男,浙江泰顺人,浙江工业职业技艺学院电气工程分院讲师,切磋偏向:楼宇智能化工程技艺。

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