zigbee无线通信技术在智能家居系统中的应用

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1、Zigbee无线通信技术在智能家居系统中的应用Zigbee无线通信技术在智能家居系统中的应用随着人们对生活品质的不断追求以及住宅智能化技术的不断发展，智能家居系统内容得到了丰富和完善。利用现代发展较快的网络通信技术、综合布线技术等，将家居生活有关的电器、传感器、通讯设备等整合，更好地满足人们对智能家居系统的高品质、高品位的需求。Zigbee技术是一种近年来兴起的近距离无线通信标准，该技术主要用于低速率的无线传感器网络和控制网络的设计，它基本能够满足小型化、低成本设备的无线组网要求。　　1ZigBee技术研究　　在无线短距离小数据量双向传输方面，ZigBee表现出的近距离、低速率、复杂度

2、低、功耗低和成本低等特点成为它能占据短距离范围之内在各种电子设备之间传输少量数据网络市场上一席之地的优势。通过ZigBee传输的数据主要有传感器节点信息、各种控制命令及间歇性、周期性数据。　　通过近年来对ZigBee技术的研究，归纳其主要特点如下：　　（1）具有较低传输速率。传输速率为10kbps到250kbps，适合对速率要求不高的低数据传输场合如智能家居、医疗等；　　（2）具有较大优势的低功耗。当选择工作在低耗电待机模式，两节普通5号电池，ZigBee设备大概可使用6-24个月，免去了频繁的充电、更换电池的麻烦；　　（3）设备成本本文由.L.收集整理低廉。是Zigbee迅速发展起来

3、的一个关键因素，其数据传输速率低，协议不复杂并可根据需要合理删减调整，大大降低了生产成本；　　（4）网络容量较大。可容纳多达65000个节点。一个典型的具有星形拓扑结构的ZigBee网络可容纳一个主设备和254个从设备，在一个区域内又可以容纳100个ZigBee网络，灵活的自组织网技术使网络组建工作高速有效；　　（5）安全可靠。ZigBee提供基于循环冗余校验（CRC）的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用高级加密标准AES-128的对称密码加密算法，可以灵活确定其安全属性；　　（6）近距离传输。有效覆盖范围10-100米，基本上能覆盖普通的家庭或办公室环境，若通过增加路由传输距

4、离可以更远；　　（7）工作频段免执照。工作频段分别为868MHz（欧洲），915MHz（美国）及2.4GHz（全球），且都为免执照频段。本设计工作频段为2.4GHz。　　根据ZigBee技术的以上特点，当需设计的控制系统具有如下特点时可采用此技术：　　（1）对设备成本有较高要求，传输的数据量不大，适用于推广进人普通用户家庭；　　（2）要求设备体积较小，不便设置电源模块，不能频繁更换电池或更换电池不方便，使智能家居产品方便操作、生命周期长；　　（3）通信覆盖范围广，网络设备多，但数据量不大，用于监测或者控制等。　　2智能家居系统体系结构及实现功能简述　　本文的智能家居设计主要分为三大模块

5、：GPRS网络模块、传感器节点模块以及ZigBee通信模块。GPRS网络模块实现智能家居系统与用户间远程交互家电信息数据、控制管理命令等数据，同时响应内网的实时报警、用户的监管动作。当传感器节点收集到室内状态信息后，通过ZigBee模块上传至家庭网关，同时通过该模块将外部监控命令下发至各传感器分节点。　　对目前的智能家居系统进行研究和分析，设计一个基本的智能家居系统，功能具体描述如下：　　（1）安防功能：实现实时监控火警、煤气泄漏的发生及非法闯人。通过外网传输报警信息与用户交互，根据指示启动相关应急措施。　　（2）通讯功能：可主动通知用户家中安防状况，同时可接受客户远程查询信息、接收控

6、制信号等。　　（3）家电调控功能：根据环境状况和用户指令实现对家电的定时开启、关闭及监测等。　　（4）系统自组网功能：实现住宅内各传感器接入、退出的自组网工作，并通过用户界面执行管理传感器、操作家电等功能。　　3ZigBee通信模块设计及其网络组建　　本智能家居系统设计采用符合IEEE802.15.4标准的片上ZigBee产品是无线收发器CC2430。无线收发器CC2430是一种射频发射芯片，采用18pmCMOS工艺制造，工作电流损耗为27mA，接收和发射模式时损耗甚至更低。　　本设计ZigBee模块结构示意图如图1所示。该模块由CC2430核心处理器、无线收发模块、各类传感器、各类I

7、/O接口电路和供电模块组成。　　Zigbee采用自组织网通信方式。ZigBee模块与传感器MCU通信分为同步SPI模式和异步DART模式。本系统设计采用波特率设置为960的DART全双工异步传输模式。采用ZigBee星形结构，包括一个协调器和若干终端设备，所有数据包均通过唯一的协调器中继。因此该网络只具有两类网络节点：一类是主节点，一类是分节点。　　4结束语　　本文介绍的基于ZigBee技术的智能家居系统的设计和实现，采用星形ZigBee网络实