基于ZigBee技術的智能家居網絡系統設計與研究

邢俊鑫

一、ZigBee技術簡介

ZigBee是一種新興的具有短距離、低速率特點的無線網絡技術，由ZigBee聯盟在IEEE定義的個人無線局域網通信標準IEEE802.15.4的基礎上制定而成[1]。它是被廣泛的認為是最有可能應用在家庭自動化和工業控制領域的無線通信技術[2]。

二、基于ZigBee智能家居監控網絡系統架構

在智能家居監控系統中將家電、設備、傳感器組織起來，形成一個協調有序的系統是一項非常重要的工作。結合本系統的功能要求選擇了ZigBee無線網絡作為系統的組網方式。該系統主要由家庭內部網關和ZigBee網絡組成。

三、監控軟件設計

監控軟件是用戶與ZigBee系統中各個節點交互的中間者[3]，將用戶的語音、鼠標控制、遙控器控制等控制命令轉化為相應的內部命令，將控制命令通過串口傳送到協調器節點，接受串口傳來的數據，對串口數據進行識別并把相關的數據顯示在界面上。監控軟件的顯示界包括：串口通信模塊、語音識別模塊、心電采集模塊及相關信息顯示區域。串口通信模塊包括接收模塊和發送模塊，接收模塊實現了串口的配置、串口的打開、串口數據的接收功能，發送模塊實現了向串口發送數據的功能。為了實現串口通信功能，系統采用了32位API函數編寫串口通信程序。在打開串口之前需要對串口進行相應的配置，如圖1所示系統中選擇的串口為COM1，波特率率為57600。為了程序可以處理串口數據，在程序設計時添加了兩個工作者線程分別實現串口數據接收和發送的功能。

語音識別模塊，將用戶的語音控制命令識別并轉化為機器可以執行的命令，從而控制系統的功能[3]。系統選擇微軟的語音開發工具包Microsoft Speech SDK作為二次開發的平臺，Microsoft Speech SDK提供了關于語音處理的一套應用程序編程接口SAPI（Speech Application Programing Interface），在SAPI中提供了語音識別（Speech Recognition）程序的基本接口函數，在開發過程中通過應用程序編程接口調用SR引擎，實現語音識別功能[2]。再在程序中在添加一些相關的代碼即可完成語音識別編程工作。當語音識別程序運行時會通過函數BOOL CSREngine：：Start （ ）啟動語音識別引擎，當有語音識別WM_RECOEVENT消息觸發語音識別處理函數afx_msg void OnRecoEvent（WPARAM wParam， LPARAM lParam）來進行相應處理，將用戶的語音命令轉化成內部控制命令，再通過串口發送到ZigBee功能節點，完成相應的功能。

在心電采集模塊中，在對話框程序的基礎上添加了虛擬示波器類Cscope類，該類是MFC類庫中Cstatic類的一個派生類。利用Cscope類動態根據數據的變化來顯示波形，在初始化時首先繪制圖形背景面板，其后在上面插入位圖、設置字體類型，在其內部封裝了大量的接口函數和消息響應機制。在Cscope類中繪制圖形的過程中采用了內存繪圖技術，提高了畫面的穩定性和程序的執行效率。

監控軟件的主要程序流程圖如圖2所示。

四、總結

本文利用ZigBee無線網絡技術并結合射頻芯片及串口通信、語音識別等技術，實現了基于ZigBee技術的智能家居監控系統，具有較好的應用前景。

參 考 文 獻

[1] 李文仲，段朝玉. ZigBee無線網絡技術與實戰[M]. 北京：北京航空航天大學，2007.

[2] 李勁等.基于ZigBee技術的無線數據采集網絡[J].測控技術，2007，21（8）：63-65.

[3] IEEE 802.15.4，Zigbee Specification[S].Zigbee Alliance.2004.