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智能家居系统嵌入式无线传感器网络设计

分类:智能家居 作者:微甄智能 来源:网络
摘要:将ZigBee技术应用到智能家居系统中,提出了一种以ZigBee技术为基础的智能家居系统设计方案。阐述了无线传感器网络的总体构成,以CC2430无线芯片为棱心,选取了合适的ZigBee模块进行了硬件电路

  将ZigBee技术应用到智能家居系统中,提出了一种以ZigBee技术为基础的智能家居系统设计方案。阐述了无线传感器网络的总体构成,以CC2430无线芯片为棱心,选取了合适的ZigBee模块进行了硬件电路设计。研究并分析了ZigBee技术。设计并实现了串口收发程序,传感器程序,以及节点间的无线通信程序,并根据ZigBee协议,使节点组成树状网络,实现系统的监测与控制。结果表明,本系统运行稳定,达到了设计目的,有着广泛的应用前景。

  随着时代的发展,人们将更多的注意力放在了生活环境的安全性、舒适性和便利性上,从而出现了智能家居的概念。智能家居控制系统使人们可以对家居内的任意电器进行数字化控制,利用计算机技术、网络通讯技术将与家居生活有关的各种设备有机地结合在一起,进行集中管理,让家居生活更加舒适、安全、有效。本文以ZigBee技术对智能家居内部进行无线网络组网,通过ZigBee无线传感器网络节点的设计,实现节点对各种传感器信息的采集、传输和控制功能。

  1 Zigbee技术

  ZigBee技术是一种强调极低耗电、极低成本的短距离无线网络技术,遵循IEEE802.15.4标准。它专注于低速率传输控制,网络容量大,时延短,提供数据完整性检查,加密算法采用AES-128,网络扩充性强,有效覆盖范围为10~75 m,具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定,基本上能够覆盖普通的家庭环境,通信频率采用2.4 GHz免执照频段。

  ZigBee是一组基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的,有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。IEEE802.15.4仅定义了MAC层和物理层协议,而ZigBee联盟则对其网络层和应用层进行了标准化。ZigBee联盟还开发了安全层,以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识,而且这种利用网络的远距离传输不会被其他节点获得。

  2 系统结构设计

  无线传感器网络系统主要由传感器、CC2430无线模块构成,结构图如图1所示。

  无线传感器网络采用树状结构,网络中有一个协调器,负责整个网络中数据的处理、转发以及网络的管理。终端节点(传感器节点)上电复位后,会搜索协调器节点,当能够搜索到协调器时,直接申请加入网络。当终端节点搜索不到协调器时,这时就会通过路由器节点找到协调器来加入网络。

加入网络后保持待机状态,当有数据需要发送时,按照组网时的路径来收发数据信息。协调器通过串口与PC机相连,利用超级终端实现发送命令或者显示数据。

  3 硬件电路设计

  本文设计的无线传感器网络系统的硬件结构主要由协调器模块,路由器模块,传感器模块,串口转换模块,供电模块以及PC机等组成。其中协调器、路由器、传感器3个模块作为主要的无线通信模块,由主控芯片CC2430作为数据处理以及无线收发器。
 

 

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