試論ZigBee技術在我國智能化家居中的應用

劉陽

【摘要】 作為一種新型的無線短距離通信技術，ZigBee技術不僅具有較低的速率，還具有超低的功率，因而十分適合用于進行家庭網絡的構建，因而同我國智能化家居現狀具有高度的匹配性。因此，本文重點就其在我國智能化家居中的應用及實現進行了研究。

【關鍵詞】 ZigBee技術 智能化家居 應用

隨著我國通訊技術的飛速發展，無線短距離通信技術已成為該領域中熱點之一。由于ZigBee技術具有成本低的特點，因而可將管線的設計、施工、安裝以及維護環節的成本都省去。且此技術采用了成熟的國際標準，因而無論對于進口產品還是國產產品而言，根本不用擔心其會被淘汰及其不可靠性。此外，由于智能化家居系統容量較大，因此有需要時還可以進行進一步的擴展及修改，因而ZigBee技術同我國智能化家居現狀具有高度的匹配性。

一、基于ZigBee技術的智能化家居系統的結構

本文所設計系統主要包括了紅外遙控解碼及控制模塊、人機交互界面、ZigBee模塊以及以太網-串口模塊等。其中，ZigBee無線網絡是由包括臺燈、墻壁燈、電視、吸頂燈、窗簾、音響、空調、燈光以及網絡協調器所構成。系統的處理流程如下：由CC2430進行網狀網絡的組建，電器開關狀態可通過網絡進行自由傳輸，再通過協調器送入網關，通過以太網可使遠程用戶的界面端對家中的電器情況進行真實的反映。紅外遙控解碼及控制模塊主要通過紅外遙控器進行脈沖的發送、解碼，并進行響應，控制端針對遠程用戶所發出的控制命令可經無線網絡進行判斷及響應，從而對家中電器進行開閉選擇。

二、系統硬件的設計

對于紅外遙控解碼及控制模塊而言，其首先針對命令進行遙控器的解碼及操作，系統選用的是SAA3010T型的紅外遙控器，因而可分析脈沖碼字中的起始碼、系統碼、控制碼以及數據碼等，并對具體的鍵值以及開關動作進行確定。電器開關的控制通過AT89S51單片機P1.0口進行固態繼電器開關的控制而實現的，對于客廳吊燈而言，則采用單片機的延時實現對燈光的調節。

對于ZigBee無線網絡而言，所使用的ZigBee芯片為CC2430，其可以滿足2.4GHz波段對于低成本及功耗等方面的要求。系統通過八個節點與一個網絡協調器實現了網狀網絡的構建。

以太網—串口模塊采用的是16位微處理器MC9S12NE64芯片，其可以兼容第三方TCP/IP 協議棧，因此實現了單芯片以太網的終端節點。此芯片內置有以太網的媒體訪問控制器、片內內存存儲器以及以太網物理層，因而實現了以太網的低層通信過程，片內具有8K RAM，因而確保了OpenTCP具有足夠的空間得以實現，因而編程后極易實現數據在太網同串口間的轉換。

三、OpenTCP與ZigBee協議的實現

系統采用效率較高的OpenTCP協議棧來實現數據的傳送，此協議層次包括物理層、網絡接口層、網絡層、傳輸層及應用層五層，實現了以太網同串口間數據的傳輸，并刪去了應用層部分，僅留下了通信所需協議，例如 ARP、TCP以及IP三大協議等，因而大大簡化了此協議及其總體開銷。而ZigBee協議棧主要包括了物理層、網絡層、媒體接入控制層以及應用層等，核心在于網絡層，其可實現節點的加入，并通過路由進行數據的查找和傳送，并對網絡節點信息進行實時掌握，以便對網絡信息庫進行維護。

四、系統軟件的設計

對于MC9S12NE64而言，其程序的設計流程如下：上電后先進行初始化并處于連接等待的狀態中，若此時將以太網數據包送至交互工具時會導致以太網接收發生一次中斷。通過NE64調用協議棧進行解包，并將數據通過SCI送至串口，若其接收到了串口的數據時，NE64會先進行協議棧的調用，以便對數據進行打包，而后再將數據送至以太網的緩沖區中。

對于人機交互界面而言，其設計目標即實現用戶家中電氣的遠程及家中控制，可將電器狀態真實地反映于遠程用戶的界面之上。對于用戶的界面而言，其主要負責進行UDP或IP數據包的接收及發送，以便有效實現以太網間的通信過程，從而對家中電氣進行控制。界面設計語言為Visual Basic編程語言，其可借助于Winsock控件來實現Socket套接字同Internet之間的通信，此外，界面中還設置了遙控、時間、調光以及設置密碼等多種功能。

五、結論

本文所設計系統能夠有效實現家庭內部以及遠程通信過程，系統設計過程科學合理，且便于進一步擴展，價格也十分低廉，因而是一種十分有效的解決方案，具有一定的應用價值。

參 考 文 獻

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