zigbee理念之智能家居控制节点构设与实现

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1、ZigBee理念之智能家居控制节点构设与实现第一章引言1.1课题研究的背景ZigBee技术的出现有一定的必然性。在当前无线距离通信传输技术中，需要具有组建网络能力强、节能等优势技术出现。很多应用领域都需要这种技术，比如：智能化的家居系统、三表抄送系统、工业自动化控制等。因此，ZigBee的出现满足了这种需求，并且可以把这种技术应用于数据传输速度不高、距离较短的各种电子设备之间。无线传感器网络是将客观上的物理实体和逻辑上的信息世界联系在一块，从此人类与外界的交互方式发生了变化。通过传感器网络人们可以感知客观实体，人类认识世界的能力不断的提高。另外，也极大地扩展了目前网络

2、的功能。在ZigBee无线技术问世之前，无线技术存在低速率、低功耗、低时延等空白，ZigBee技术正好弥补了这个短距离通信的空白。无线传感器网络所需要的带宽不高，但要求较低的功耗和较短的时延，这一切正好是ZigBee的优势所在，因此ZigBee是无线传感器网络的不二选择。无线传感器网络一个重要的应用就是智能家居的组建。首先利用局域网嵌入式bps，工作在ISM(2.4G)频段上。该技术的电波的覆盖范围较大，可达100m左右。bps，工作在ISM(2.4G)频段上。本技术支持点对多点或点对点的数据和语音传输业务。该技术的传输距离为10米以内。目前应用在、车载设备装置中使用

3、。但是覆盖范围有限无法实现中继，组网的灵活性较差，因此蓝牙技术推广也受到很多的阻碍。红外技术也是短距离无线通信技术之一。它的传输速率（IRDAl．1）达到4Mbps工作的频率为38KHz。本技术支持的是点对点数据传输的业务。并且要求传输设备之间必须是无障碍的直线传输，传输距离最长为10米。本技术优点是：构成的电路非常的简单、通信原理简单（采用编码传输的技术）、节能性好等。但是存在的问题是不能组建自己的网络、传输时不能有遮挡物等缺点。现在或PC等电子设备已经很少使用红外技术进行无线传输。2.2智能家居控制节点的总体结构设计方案智能家居控制节点软件设计总体构成方案如图2-

4、2所示,从图上可以看出软件设计部分分为：操作系统层和应用软件层软件的设计。操作系统层设计又包括：板间驱动初始化，这个部分主要是对BSP板级初始化的软件设计，然后是对硬件系统CPU和外围硬件初始化软件的设计，接着是在操作系统的基础上构件L9000网卡的通信应用软件设计、RS232通信软件的设计、ZigBee协议栈的移植软件设计等。在进行智能家居组网拓扑方案选择的时候，综合多方面因素，比如：构建家庭网络的难易程度、节点个数、覆盖范围等。对一般家庭布局的分析，通常情况下家庭面积非常有限，使用星型拓扑结构就能满足，数据的传输不需要增加路由器就能实现，这让网络的组建更加的容易和

5、简化，如果要增加终端节点和管理终端节点也十分的方便。在构成智能家居局域网系统以后，如果出现问题，也非常方便的可以进行维护和调整。因此，网络的拓扑方案是：以客厅为中心布置安装ZigBee的协调器和主控电路，构成ZigBee的中心控制节点。另外，把ZigBee终端节点安装到需要控制的电子产品处，这样就能组建一个家庭式星型组网，如图2-3所示，其中一个为中心节点，而其他的都为终端节点，并且终端节点分布在中心节点周围。终端节点直接不互相通信或控制。因此，这种拓扑结构就使得把协调器节点作为汇聚节点使用。第三章ZigBee无线通信技术.........93.1ZigBee技术的简

6、要介绍....93.2ZigBee通信标准协议的基础......103.3ZigBee协议体系结构.......113.4ZigBee的网络配置....153.5ZigBee的网路拓扑结构........163.6本章内容小节......17第四章智能家居控制节点硬件部分设计......184.1ZigBee控制节点的硬件设计......184.1.1ZigBee控制节点芯片选型.........184.1.2ZigBee控制节点核心电路设计.......194.1.3ZigBee节点天线设计.....214.2中心控制节点主控电路的设计........284.2.1

7、微控制器及其辅助电路的设计.......294.2.2中心控制节点外围主要电路的设计.....304.2.3中心控制节点主控电路PCB图......334.3本章内容小节......33第五章智能家居控制节点软件部分设计......345.1ZigBee控制节点的软件设计......345.2智能家居中心控制电路的软件设计......465.3本章内容的小结........54第六章智能家居控制节点实现和测试6.1ZigBee控制节点的串口通信实现对ZigBee硬件电路移植协议栈，让每个ZigBee节点电路分别通过串口发送HELLO;接收灵敏度-97