科技的進(jìn)步以及人們物質(zhì)生活水平的提高，逐漸推動(dòng)了智能家居概念的出現(xiàn)。現(xiàn)在，身為物聯(lián)網(wǎng)的十大應(yīng)用領(lǐng)域之一，智能家居的應(yīng)用與生活息息相關(guān)。各種無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，使家庭智能系統(tǒng)的智能化和遠(yuǎn)程控制成為一種現(xiàn)實(shí)。

　　對(duì)于家庭網(wǎng)絡(luò)通信而言，傳輸數(shù)據(jù)量小，在傳輸速率上要求不高，網(wǎng)絡(luò)容量大，家電設(shè)備多，所以要求信息實(shí)時(shí)性好、時(shí)延短、成本低。

　　ZigBee作為一種新興無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，低成本、低功耗和較寬的覆蓋范圍，使其應(yīng)用在智能家居領(lǐng)域具有很大的優(yōu)勢(shì)。

　　針對(duì)目前市場(chǎng)上的智能家居產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、通用性能不強(qiáng)及用戶體驗(yàn)不佳等問題，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種更為完善的智能家居系統(tǒng)。

　　智能家居系統(tǒng)主要由家庭網(wǎng)關(guān)、ZigBee模塊、GSM／GPRS模塊、Wi-Fi模塊、液晶觸摸屏、各類傳感器以及手機(jī)軟件終端等組成。家庭網(wǎng)關(guān)是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分，其中ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)無線采集和控制網(wǎng)絡(luò)的鏈接、數(shù)據(jù)的分析以及指令的下達(dá)；ZigBee各模塊則是采集環(huán)境信息并根據(jù)指令對(duì)底層設(shè)備進(jìn)行控制。

　　用戶可通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)或者手機(jī)軟件把控制命令發(fā)送給家庭網(wǎng)關(guān)，由ZigBee協(xié)調(diào)器對(duì)下面負(fù)責(zé)環(huán)境信息采集或控制家電的各個(gè)ZigBee模塊進(jìn)行控制，家庭網(wǎng)關(guān)也能通過GPRS或Wi-Fi向手機(jī)軟件反饋設(shè)備運(yùn)行狀況和采集數(shù)據(jù)。

　　當(dāng)設(shè)置在家中的傳感器探測(cè)到有異常情況時(shí)，不僅家中的報(bào)警器會(huì)開始報(bào)警，系統(tǒng)還會(huì)通過GSM／GPRS模塊向用戶的手機(jī)發(fā)送報(bào)警短信。

　　ZigBee的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有3種：星形、樹形、網(wǎng)形。

　　星形網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但是通信會(huì)受到距離的限制，覆蓋范圍?。粯湫尉W(wǎng)存在路由，所以覆蓋范圍比星形網(wǎng)要大，但是一旦某個(gè)路由發(fā)生故障，與其相連的節(jié)點(diǎn)就會(huì)從網(wǎng)絡(luò)中斷開；網(wǎng)形網(wǎng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，覆蓋范圍大，可靠性能較高。本智能家居系統(tǒng)選用星形網(wǎng)絡(luò)建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　ZigBee模塊的程序包含了協(xié)調(diào)器和子節(jié)點(diǎn)兩個(gè)部分。

　　協(xié)調(diào)器是整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的核心，負(fù)責(zé)整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立、節(jié)點(diǎn)之間信息的傳遞以及和家庭網(wǎng)關(guān)交換數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)器在初始化之后開始自動(dòng)掃描，若有節(jié)點(diǎn)申請(qǐng)加入網(wǎng)絡(luò)，協(xié)調(diào)器會(huì)檢查該節(jié)點(diǎn)是否入過網(wǎng)，若是沒有，協(xié)調(diào)器會(huì)給該節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)16位的網(wǎng)絡(luò)地址和節(jié)點(diǎn)編號(hào)并在節(jié)點(diǎn)地址表中增加該節(jié)點(diǎn)的信息。協(xié)調(diào)器會(huì)收集子節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并按設(shè)定好的周期和數(shù)據(jù)格式將其送至家庭網(wǎng)關(guān)；家庭網(wǎng)關(guān)向協(xié)調(diào)器傳達(dá)命令后，協(xié)調(diào)器通過分析再將命令轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。

　　子節(jié)點(diǎn)由環(huán)境數(shù)據(jù)采集、安防報(bào)警和家電控制3個(gè)類型組成。子節(jié)點(diǎn)初始化之后向協(xié)調(diào)器申請(qǐng)入網(wǎng)，申請(qǐng)通過后會(huì)被分配一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址和一個(gè)獨(dú)有的編號(hào)，接著子節(jié)點(diǎn)會(huì)開始與協(xié)調(diào)器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換。

　　環(huán)境采集節(jié)點(diǎn)通過傳感器周期性地采集溫濕度、光照度以及空氣質(zhì)量等數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)上傳至協(xié)調(diào)器，若是某一數(shù)據(jù)超過了設(shè)定范圍，便會(huì)發(fā)出相應(yīng)的設(shè)備控制命令使之回到設(shè)定范圍內(nèi)。

　　安防報(bào)警節(jié)點(diǎn)則包含玻璃破碎、煙霧等傳感設(shè)備，當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)觸發(fā)了報(bào)警信息，則該節(jié)點(diǎn)會(huì)將此信息上傳至協(xié)調(diào)器并啟動(dòng)警報(bào)。家電控制節(jié)點(diǎn)會(huì)將其連接的家電運(yùn)行狀況上傳至協(xié)調(diào)器，并通過網(wǎng)關(guān)和協(xié)調(diào)器的控制命令對(duì)家電進(jìn)行控制。

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