基于ZigBee的低功耗智能無(wú)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

熊登峰 周海珍

摘要：隨著家用電器設(shè)備的數(shù)量與功能越來(lái)越多，人們對(duì)于智能家居控制技術(shù)的需求也越來(lái)越迫切?；赯igBee的低功耗智能無(wú)線控制技術(shù)一定程度上實(shí)現(xiàn)了TCP/IP與低功耗的ZigBee二種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)組網(wǎng)連接家電設(shè)備實(shí)現(xiàn)家電的低功耗智能控制技術(shù)。

關(guān)鍵詞：ZigBee;智能;無(wú)線控制系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）09-0139-01

隨著人們生活水平的不斷提高，室內(nèi)的空調(diào)、燈光、電視、冰箱等家電設(shè)備的數(shù)量與功能也越來(lái)越多，從而導(dǎo)致控制各種復(fù)雜多樣的家電設(shè)備變得非常繁瑣，這就需要一個(gè)綜合的智能家電設(shè)備控制系統(tǒng)來(lái)解決這一問(wèn)題?，F(xiàn)階段的主流的智能家居控制系統(tǒng)基本上采用WiFi無(wú)線局域網(wǎng)組網(wǎng)連接家電設(shè)備實(shí)現(xiàn)家電的智能控制，該技術(shù)的弊端在于高能耗和高成本[1]，僅適用于經(jīng)濟(jì)條件較高的家庭用戶使用。然而基于廣泛使用的TCP/IP與低功耗的ZigBee二種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)組網(wǎng)連接家電設(shè)備實(shí)現(xiàn)家電的低功耗智能控制技術(shù)產(chǎn)品的研究較為少見。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原則

基于ZigBee協(xié)議的智能家居控制系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)用性很強(qiáng)的應(yīng)用型系統(tǒng)，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)首先就是要實(shí)現(xiàn)能夠在移動(dòng)客戶端Android平臺(tái)上輕松自如地完成對(duì)用戶的所有家電的自由控制，包括窗簾、燈光、空調(diào)等。并具備一定的自動(dòng)化控制功能和手動(dòng)設(shè)置功能。

2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D設(shè)計(jì)

用戶通過(guò)瀏覽器登錄智能家居網(wǎng)站，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送請(qǐng)求到服務(wù)器。而服務(wù)器擁有發(fā)布出來(lái)的Service，根據(jù)用戶請(qǐng)求調(diào)用這些Service，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶的請(qǐng)求發(fā)送相應(yīng)的命令。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

3 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)從家具智能監(jiān)控的業(yè)務(wù)活動(dòng)出發(fā)，設(shè)計(jì)了2個(gè)主要的功能模塊，分別是用戶管理、智能窗簾控制。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4 系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)架構(gòu)設(shè)計(jì)

主機(jī)設(shè)備上的網(wǎng)關(guān)，主要是物聯(lián)網(wǎng)和外部進(jìn)行連接的軟件設(shè)備支持。該系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

在對(duì)網(wǎng)關(guān)程序進(jìn)行開發(fā)和實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，設(shè)計(jì)的所有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)都必須支持[2]，并且能夠支持格式轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)所統(tǒng)一的格式。它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系流程圖如圖4所示。

5 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)選擇ZigBee標(biāo)準(zhǔn)作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。在硬件上采用CC2530 SoC芯片，智能開關(guān)設(shè)備是具有ZigBee路由功能嵌入式設(shè)備。網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)為采用CC2530-ZNP芯片，并采用SPI接口，按照?qǐng)D3和圖4設(shè)計(jì)網(wǎng)關(guān)硬件和主機(jī)連接。網(wǎng)關(guān)和智能設(shè)備采用的芯片均為SoC，并都支持ZigBee協(xié)議棧。主機(jī)CPU采用的是ARM9，系統(tǒng)為裁剪后的Linux系統(tǒng)，網(wǎng)關(guān)采用CC2530 ZNP。

系統(tǒng)以智能家居為例，結(jié)合當(dāng)前智能家居在我國(guó)現(xiàn)階段的實(shí)際發(fā)展情況，設(shè)計(jì)研發(fā)了一套基于ZigBee協(xié)議的智能家居控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了不要布線，安裝簡(jiǎn)單，移動(dòng)方便的無(wú)線智能家居控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 童曉渝，房秉毅，張?jiān)朴拢?物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展分析[J].移動(dòng)通信，2010，34（09）：16-20.

[2] 卿勇.智能家居發(fā)展及關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].軟件導(dǎo)刊，2017，16（01）：180-182.

Abstract：With the increasing number and functions of household appliances， people's demand for intelligent home control technology is more and more urgent. Zigbee-based low-power intelligent wireless control technology to a certain extent realizes the advantages of TCP/IP and low-power ZigBee two technologies networking and connecting electrical appliances to realize low-power intelligent control technology of electrical appliances.

Key words：ZigBee; Intelligent; Wireless control system; The system design