一种基于ZigBee技术的智能家居监控系统设计

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1、一种基于ZigBee技术的智能家居监控系统设计[导读]摘要：ZigBee技术以其低功耗、组网灵活、部署成本低等优点，在各个领域得到了广泛的应用。该文提出一种以Tina6410和GSM通信模块为平台环境，基于ZigBee组网技术的智能家居监控系统。系统通过PIC单片机采集空气质量、摘要：ZigBee技术以其低功耗、组网灵活、部署成本低等优点，在各个领域得到了广泛的应用。该文提出一种以Tina6410和GSM通信模块为平台环境，基于ZigBee组网技术的智能家居监控系统。系统通过PIC单片机采集空气质量、温度和湿度等数据，建立Web服务，通过Internet网络传输到用户端，并通

2、过GSM发送自动报警。用以满足家居、办公等室内环境的监控的无线、智能化。随着现代科技的发展和生活质量的提高，人们对住宅的要求，除了安全性、舒适性之外，更注重它的智能化与网络化。美国最早提出了智能家居(SmartHome)的概念，国内很多企业也竞相研究开发智能家居系统。家庭监控系统，作为智能家居系统里一个重要的应用，已经受到众多企业和开发人员的关注。但是早期的系统系统大多采用有线连接方式，在装修设计时候布线繁琐、工程复杂，因此，开发基于无线通信的智能家居监控系统具有重大意义。1传统家居监控系统近几年随着电子技术、自动化控制技术及计算机通信技术的发展和融合，智能家居已经从概念提出

3、的萌芽期到丰富产品设计的融合演变期，国内出现了一些知名智能家居品牌，如物联传感、海尔U—Home、智慧之家、云家等。智能家居中一个非常重要的应用，是家居安全监控，保障家居的安全性。传统的无线智能家居监控方案中，主要方案包括：采用蓝牙、802.11无线局域网技术，但是编程实现复杂、芯片价格较贵;采用红外控制方案，传输距离太短，遇到障碍物而无法传输，同时在建成的楼房进行安装比较困难;采用控制终端与互联网接入方案，其实现复杂难度高、可扩展性差，同时费用也比较高，这些技术的主要缺点有：1)采用ZigBee技术组网传输，多数选择的是“单片机控制+ZigBee芯片“方案，没有模块化的设计

4、，传输天线设计麻烦而且信号稳定度不高。2)采用的方案多数是同时存在多个控制端，互相之间的通信协议设计非常复杂，效率较低，同时主次监控端的功能区分不明确，有功能重复的部分。3)采用的现有方案中，多数缺乏娱乐功能的开发。4)采用的监控系统，添加监控模块较为复杂，可拓展性较差。因此，根据现有设计方案的状况，设计一种灵活、可拓展性较强、组网与控制稳定的智能家居监控系统具有较好的实用价值。2无线监控系统设计针对现有无线智能家居系统存在的主要缺点，本文提出一种无线、智能化的、主控端功能区分明确、传输信息稳定，且具有功耗低，硬件成本低廉，安装方便的智能家居监控系统。该系统包括与控制主机连接

5、的ZigBee中心收发模块，多个嵌入在家居设备、报警传感器或家用电器之内的ZigBee节点模块和控制电路模块，ZigBee中心收发模块与ZigBee节点模块之间通过ZigBee协议路由无线发送数据;控制主机通过GSM发送报警信息，通过Interner网络远程监控家居环境，并具有家庭娱乐功能。图中相应代码及其功能：①红外检测部分;②温度检测部分;③湿度检测部分;④气体检测部分;⑤GSM通信模块;⑥娱乐功能部分;⑦7寸LCD液晶显示器。⑧ZigBee无线通信子模块MRF24J40。如图1，基于ZigBee网络的无线智能家居监控系统，其特征在于：主控端所述的控制主要硬件包括Tiny

6、6410核心板、ZigBee模块、GSM模块和7寸电阻触摸屏;用户可以通过远程的Internet服务器登录到本系统中的主控制器界面上，实现远程监控家居信息的功能，当家里有遇到什么危险或者是突发情况的时候，还可通过如图所示的GSM模块发送短信通知给用户的主人，所述的控制电路模块为控制板电路模块(即主控部分)，从控部分主要由ZigBee子节点、PIC18f4620和各个被控设备构成，接收ZigBee节点模块发送的驱动信号，或者接收被控制设备的触发信号，并将其传递给ZigBee节点模块;所述的被控设备为红外报警器、温度传感器、湿度传感器、烟雾报警器。3系统组成与功能系统设计的监控系

7、统主要有两大功能模块：基于ZigBee技术组网的无线传感器网络和基于嵌入式ARM平台的Web服务器。ZigBee无线传感器网络的主要功能是实现各子节点组网与信息传输，并及时向主控制终端反馈信息与状态。以ARM内核Tiny6410硬件作为嵌入式平台，建立Web服务器，支持TCP/IP协议，可以与外部网络进行通信。用户想要实时查询家庭环境的信息，可以登陆Internet网络，远程访问嵌入式Web服务器(即主控制界面)。本系统主要实现以下功能：1)红外探测子节点负责环境变化的监测，遇到非正常状态陌生人进入，节