基于Zigbee的智能家居系统的设计
基于ZigBee的智能家居控制系统的设计
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２ ０ ８・
价 值 工 程
基于 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 的 智 能 家居 控 制 系统 的设 计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ｉ ｎｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｇｅ ｎｔ Ｈｏ ｍｅ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｚｉ ｇ Ｂｅ ｅ
基于ZigBee的无线智能家居控制系统设计
２ ＣＣ ４ ０芯 片 的 性 能及 特 点 ２３
Ｃ ２３ Ｃ４ ０是 Ｃ ｉｃｎ公 司 推 出 的用 来 实 现 嵌 入 ｈｐｏ 式 Ｚｇ ｅ 应 用 的 片 上 系 统 。它 结 合 了一 颗 强 大 的 ｉ ｅ Ｂ 鲁 棒 射 频 、 编 程 的 微 控 制 器 和 闪 存 ， ＩＥ 可 与 ＥＥ ８２ １． 、ｉＢｅ软件兼 容 ， ０．５４ Ｚｇ ｅ 具有工 业级 提成 小 体积
元 ： 感 单元 （ 传 由传 感 器 和 模 数 转 换 功 能 模 块 组 成 ）处 理单 元 （ 、 由包 括 Ｃ Ｕ、 储 器 和操 作 系统 等 Ｐ 存
信号调理 电路 的功能是将传感器采集 的模 拟
信 号经过 调 理 后 变 成 用 于 数 据 采 集 、 制 过 程 、 控 执 行计 算显 示读 出和 其他 目的的 数 字信 号 ， 后 再 送 然
Ｏ Ｉ 模 型 ，Ｅ Ｅ ８ ２ １ ． － ０ Ｓ） Ｉ Ｅ ０ ． ５４２ ３标 准 定义 了物 理层 ０
（ ｈｓ ａｌｙｒＰ Ｙ） 介 质 接 入 控 制 子 层 （ ｄａ ｐ ｙｉ ｌａｅ，Ｈ 和 ｃ ｍｅｉ
ａ ｃｓ ｃ ｎｒ ， Ａ ； ｉＢ ｅ联 盟 定 义 了 网络 层 和 ｃｅｓ ｏ ｔ ｌ Ｍ Ｃ） Ｚｇ ｅ ｏ
入处 理器 进 行 处 理 。在 变 换 为 数 字 数 据 之 前 必 须
进行 调理 即 放 大 ， 冲或 定 标 模 拟 信 号 ， 其 适 合 缓 使 于模／ 转 换 器 的 输 人 ， 步 骤 的 关 键 是 选 择 运 数 此 放 。传感 器信 号 电路 如 图 ３所示 。
的嵌入式系统构成）通信单元 （ 、 由无线通信模块组 成） 以及 电 源 部 分 。此 外 ， 以选 择 的其 它 功 能 单 可 元 包 括 ： 位 系 统 、 动 系 统 以及 发 电装 置 等 。 定 运
基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计—课程设计论文
机器人3课程设计（论文）题目：基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计基于Zigbee技术的智能家居控制系统设计摘要随着生活质量的日益改善和生活节奏的不断加快，人们的工作、生活日益信息化。
信息化社会改变了人们的生活方式与工作习惯，使得家居系统的智能化成为一种消费需求，智能家居系统越来越被重视。
因此，将家庭中各种通信设备、家用电器和家庭安保装置通过家居控制系统进行整合，并进行远程控制和管理，已经成为近年来一个热门研究课题。
关键词: Zigbee ；Z-Stack；CC2530芯片；智能家居The Design of Smart Home Control System Based on ZigBee Technology TechnologyABSTRACTWith the development of the science and economy，people’s living standard improves enormously.People may pay more and more attention to their living environment.Information society has changed people’S lifestyle and work habits to makeintelligent home system a consumer demand．Intelligent home system catches moreand more people’S attention.Thereforethe topic about the integration andmanagement of various communication equipments in home，household appliancesand home security devices combined by the intelligent home c ontrol system remotel，has become a hot research point in recent years．Key words: Zigbee; Z-stack;CC2530;Smart Home目录1绪论 (1)1.1无线传感器网络 (1)1.1.1无线传感器网络概况 (1)1.1.2无线传感器的应用现状 (1)1.1.3无线传感器的未来前景 (2)1.2基于Zigbee技术的无线传感器网络 (2)1.3论文结构 (3)2 Z-Stack协议栈 (4)2.1 Zigbee协议介绍 (4)2.1.1 Zigbee协议栈的结构 (4)2.2 Zigbee网络结构 (5)2.3 Z-Stack协议栈介绍 (6)2.3.1寻址 (6)2.3.2绑定 (9)2.3.3路由协议 (9)2.3.4数据发送函数 (10)2.3.5网络组建过程 (10)2.3.6数据接收函数 (10)3智能家居系统的实现 (13)3.1系统的整体介绍 (13)3.2系统硬件介绍 (13)3.2.1各类传感器模块 (13)3.2.2终端节点和数据汇聚模块 (15)3.3系统软件介绍 (16)3.3.1终端节点和数据汇聚模块软件设计 (16)3.3.2上位机（PC机）的监控界面 (18)4结论 (21)参考文献 (22)附录 (23)1 绪论1.1无线传感器网络1.1.1无线传感器网络概况无线传感器网络是指大量的移动的或静止的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。
基于ZigBee技术的智能家居系统的设计
基于ZigBee技术的智能家居系统的设计一、本文概述随着科技的飞速发展和人们生活品质的提高，智能家居系统已经成为现代家居生活的重要组成部分。
其中，ZigBee技术作为一种低功耗、低成本、低数据速率的无线通信技术，在智能家居领域得到了广泛应用。
本文旨在探讨基于ZigBee技术的智能家居系统的设计，包括其基本原理、系统架构、功能模块、硬件选择以及软件设计等方面。
通过深入研究和分析，我们将提供一种高效、稳定、可靠的智能家居系统设计方案，以满足用户对智能家居的需求，提升生活品质。
本文将首先介绍ZigBee技术的基本原理和特点，阐述其在智能家居系统中的应用优势。
接着，我们将详细介绍基于ZigBee技术的智能家居系统的整体架构，包括各个功能模块的作用和相互之间的通信机制。
在此基础上，我们将重点讨论系统的硬件选择和软件设计，包括传感器节点的设计、网络通信协议的实现以及用户界面的开发等。
我们将对系统进行测试和评估，以验证其性能和稳定性。
通过本文的研究和讨论，我们期望能够为智能家居系统的设计提供有益的参考和指导，推动智能家居技术的进一步发展。
我们也希望能够激发更多人对智能家居领域的兴趣和热情，共同推动智能家居产业的繁荣和发展。
二、ZigBee技术原理及其应用ZigBee技术是一种基于IEEE 4无线标准的低功耗局域网协议，专为低数据速率、低功耗和低成本的应用场景设计。
它采用星型、树型或网状拓扑结构，具有自组织、自愈合的特点，能够在设备之间实现可靠的数据传输。
ZigBee技术的主要特点包括低功耗、低成本、低数据速率、高可靠性、高安全性和良好的网络扩展性。
在智能家居系统中，ZigBee技术被广泛应用于各种智能设备之间的通信和控制。
例如，通过ZigBee技术，智能照明系统可以实现远程控制、定时开关、场景设置等功能；智能安防系统可以实现门窗传感器的实时监控、报警推送等功能；智能环境监测系统可以实现温度、湿度、空气质量等环境参数的实时采集和传输。
基于ZigBee与WiFi融合的智能家居系统研究与设计
基于ZigBee与WiFi融合的智能家居系统研究与设计一、本文概述随着科技的快速发展和人们生活质量的不断提高，智能家居系统已经成为现代生活的重要组成部分。
智能家居系统利用先进的无线通信技术，将家庭中的各种设备连接起来，实现智能化控制和管理，从而为用户提供更加便捷、舒适和节能的居住环境。
本文将重点研究与设计一种基于ZigBee与WiFi融合的智能家居系统，旨在提升家居环境的智能化水平，满足用户多样化的需求。
本文将首先介绍智能家居系统的发展背景和意义，阐述ZigBee 和WiFi两种无线通信技术在智能家居领域的应用优势和局限性。
在此基础上，提出一种基于ZigBee与WiFi融合的智能家居系统设计方案，该方案结合了ZigBee的低功耗、低成本和自组织网络特点以及WiFi的高速传输和广泛覆盖范围优势，以实现智能家居系统的高效、稳定和可扩展性。
文章将详细介绍该融合系统的架构设计、硬件选型、软件编程以及系统测试等方面内容。
通过对比分析不同通信协议的性能特点，选择合适的ZigBee和WiFi模块，并设计相应的硬件电路和软件程序。
文章还将探讨如何优化系统性能，提高数据传输速率和稳定性，以满足实际应用需求。
本文将总结研究成果，并对未来智能家居系统的发展趋势进行展望。
通过本文的研究与设计，旨在为智能家居领域的发展提供有益的参考和借鉴，推动智能家居技术的不断创新和应用。
二、ZigBee与WiFi技术概述在智能家居系统中，无线通信技术扮演着至关重要的角色，其中ZigBee和WiFi是两种被广泛采用的技术。
这两种技术各有优势，也存在着一定的局限性，因此，将它们融合在一起，可以充分发挥各自的优势，实现更为高效、稳定的智能家居系统。
ZigBee是一种低功耗、低成本的无线通信协议，专为物联网应用而设计。
它具有自组织、自修复的特性，能够在设备之间形成稳定的网络结构，特别适用于智能家居系统中的各种传感器、执行器等设备的连接和控制。
基于ZigBee的智能家居系统
４ 总 结
本 设 计 采 用 的 芯 片 是 ８ ０ Ｃ ５ １ ， 相比于其他形式的芯片 ， 内存小 ，存 取速 度快。对智 能 家居 的发 展起到 一定的促进 作 用。所设计 的系统 能够 实现安 全、 便捷的智能家居远程监控 ， 并具有较高的可用性和可 靠性 ， 验证 了 Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ技术应用 于低速 个域 网具有低 功耗、可 扩展性 以及较高的实用性等特点 。
温湿度传 感器来采集室内温湿度等 参数 ，通过对采集参数的分析 ，达到对室 内的控制。
关键 词 ：智能家居 ；Ａ Ｉ ） ５ ９ ０ ；Ｈ Ｓ １ １ ０ ０ ；Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ
０ 智能家居发展 背景
家居智能化系统的概念在我国 ，约在 ９ Ｏ年代末才得 以进入国内
速度惊人 ，至今 已存在相 当数量的智能化小区及பைடு நூலகம்宅。
ＡＤＳ ９ ０
图 １ 智能家居基本框 图
Ｚ ｉ ｇ Ｂ ｅ ｅ 手 持控 制器 是 整个 系统 的核心 ，我 们在 已有的手 持硬 件中嵌入 了 自己的操作流 程和界 ， 基本流程图如图５ 所示。
２ 硬 件 设 计
（ １ ）报警 电路 （ ２ ）独 立按键 。独立 按键 采 用上拉 的方式接入单 片机。输入 有效信号低 电平 。 （ ３ ）温 湿度模 块设计 。采 用 Ａ Ｄ ５ ９ ０ 温度传感 器精度 高。Ａ Ｄ ５ ９ ０ 可 以承受 ４ ４ ｖ正向电压和 ２ ０ Ｖ反向电压 ，使用可 靠。图 ２为温度采集
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图 ２ 八路分时的模 拟量信 号采集电路硬 件接口
基于 ZigBee 的智能家居系统设计
基于 ZigBee 的智能家居系统设计随着科技的快速发展，越来越多的人开始关注智能家居系统的设计和实现。
而其中，基于ZigBee 技术的智能家居系统则成为了近年来最具热度的研究方向之一。
本文将详细探讨基于 ZigBee 的智能家居系统的设计和实现。
一、ZigBee 技术简介ZigBee 技术是一种低功耗、近距离、无线通讯技术，它是一种基于 IEEE802.15.4 标准的无线网协议。
ZigBee 技术能够支持多种应用场景，适用于环境监测、医疗保健、智能家居、能源管理等领域。
ZigBee 技术采用了低功耗、低速率的传输方式，具有低成本、低噪声和低干扰的特点。
同时，ZigBee 网络结构简单，有很强的自组织能力，能够让各种设备快速建立通讯。
二、ZigBee 技术在智能家居中的应用智能家居系统是指通过各种网络技术，将家居中传统的电器设备和其他可编程设备进行集成，从而达到自动化控制的目的。
而 ZigBee 技术在智能家居中的应用则包括以下几个方面：1、家庭网络化ZigBee 技术可以帮助实现家庭网络化。
通过 ZigBee 网络，家庭中的各种设备都可以实现互联，实现智能化自动控制。
比如，用户可以通过智能手机控制家中的照明、温度、音乐等设备，从而达到智能控制的目的。
2、安防保护智能家居系统中的安防保护是智能家居最重要的应用之一。
而 ZigBee 技术可以帮助实现安全保护，可以通过智能传感器实时监控家庭的安全情况，当检测到异常情况时进行即时报警，从而保护家庭安全。
3、娱乐化智能家居系统中的娱乐化应用也是很重要的。
通过 ZigBee 技术，用户可以轻松地控制家庭中的音乐、影像等设备，达到家庭娱乐化的目的。
三、基于 ZigBee 的智能家居系统设计在设计基于 ZigBee 的智能家居系统时，应遵循以下设计理念：1、低功耗智能家居系统的常承担着长期、甚至是持续的工作，因此对于功耗的要求极高。
因此在基于 ZigBee 技术的智能家居系统设计中，应注重低功耗、智能化的设计，以延长系统设备的使用寿命。
基于ZigBee的智能家居设计与实现
基于ZigBee的智能家居设计与实现随着科技的不断发展，智能家居已经成为了业界热门的话题。
使用智能技术的家居可以自动化地控制温度、照明、安全和娱乐等功能，提高生活的舒适度和便利性。
其中，基于ZigBee的智能家居设计更是受到了广泛的关注。
一、什么是ZigBee技术？ZigBee技术是一种低功耗、低速率的无线通信协议，它使用IEEE 802.15.4标准进行编码和解码。
ZigBee的数据速率很低，只有0.25Mbit/s，但是它的传输距离很远，可以达到100米以上，而且传输距离和传输功率可以通过变换天线、信道参数和模块设置进行调整。
因此，ZigBee技术被广泛应用于物联网、智能家居、工业控制等领域。
二、ZigBee在智能家居中的应用在智能家居中，ZigBee技术可以用于控制家居设备，如空调、灯光、窗帘、门锁等。
ZigBee技术可以设计相应的传感器、控制器和执行器，并通过无线网络连接到家庭控制中心，通过中心控制工控器进行智能把控行为的执行。
1、灯光控制在智能家居中，ZigBee技术可以实现智能灯光控制。
用户通过手机应用程序或遥控器等远程控制设备，可以自动化地控制家中灯光开关、LED灯光亮度、颜色、场景等。
此外，智能灯光系统还可以通过传感器识别用户的动作等场景需求，以自动控制灯光的开关、明亮度、颜色和亮度。
2、空调控制智能家居中，我们通过ZigBee技术实现空调的自动化控制，能够在室内温度达到设定值的时候自动关闭空调。
通过传感器的检测和数据采集，可以控制空调的开关，自动调节温度的大小和其他功能。
3、安防控制在智能家居中，ZigBee技术也可用于安防控制。
通过安装外部监控器和传感器，可以实现视频监控、人体侦测、门窗状态检测等功能，将锁定视频和音频流程和其他通知方式存储到云端中，提醒您家庭安全问题。
三、ZigBee技术在智能家居中的优势1、低功耗ZigBee技术具有低功率和低数据速率的特点。
在智能家居系统中，由于传输数据量小，使其具有低功耗和长寿命的优势。
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天津工业大学毕业论文基于Zigbee的智能家居系统的设计姓名：郝冠鹏学院：电子与信息工程学院专业：电子信息工程班级：电子1004指导田磊、郑羽教师：2014年 6 月 4 日天津工业大学毕业设计（论文）任务书院长 教研室主任指导教师毕业设计（论文）开题报告表天津工业大学毕业设计（论文）进度检查记录天津工业大学本科毕业论文评阅表（论文类）天津工业大学毕业设计（论文）成绩考核表摘要随着经济的不断发展，科技的不断进步，我国居民的物质生活水平也得到了大幅的提高，但是在科学技术水平日新月异的今天，仅仅在物质生活方面的提高已经不能满足我国居民的更高需求，为了追求更舒适更方便的生活，衍生出了很多基于当代科技的智能化产品，其中智能家居就是在这种背景下产生的。
家庭中安装一套智能家居控制系统，不仅能使我们的居家生活更加智能化、人性化，更能极大的满足我们的生活体验，享受高新科技带来的方便。
针对上述问题，本文设计了基于无线传输模块的智能家居控制系统，整个系统采用无线通信模块进行数据传输，能够自动测量居室环境中的多个参数信息，并集中在主控中心的液晶显示屏上对测到的环境参数进行统一显示。
真正实现了居室环境监测的自动化、智能化，同时也满足了我们对更高品质生活的要求，在提高了生活体验的同时，也降低了居室发生意外的概率。
本系统采用宏晶科技生产的STC12C5A60S2单片机作为智能家居控制系统的核心控制器，其丰富的片上资源减少了外围电路的扩展，提高了系统的稳定性，降低了成本。
同时采用NRF905作为实现设备间的无线数据传输。
其人性化的设计，解决了一系列居室环境监测的难题。
该系统实现了居室环境中温湿度、有害气体浓度、水位和有无人体进入等环境参量的测量和显示，精度高、性能稳定。
关键词：智能家居控制；无线通信；STC12C5A60S2ABSTRACTWith the gradual development of economy and technology,material standard of living of our residents have been greatly improved,however, with the scientific and technological level of today rapidly changing, just in terms of improving the material life has been unable to meet the higher demand for our residents, in order to pursue a more comfortable and convenient life , a lot of intelligent products are produced by contemporary science and technology, including intelligent home control system. Installing a smart home control system, not only make our home life more intelligent and humane, but also we can enjoy the great experience of our lives and the convenience of high technology.To solve the problems mentioned above, we design an intelligent home control system based on wireless transmission module, the system uses wireless communication module for data transmission, can automatically measure multiple parameters in the indoor environment and transmit them to the LCD screen of main control center to display. It realized monitoring automatic and intelligent, which meet our demands for higher quality of life and reduce the probability of accidents.The system uses the STC12C5A60S2 microcontroller as the core controller of intelligent home control systems. It prolific SOC resources reduced periphery circuit, which enhanced system stabilization and lowed cost.At the same time, using the NRF905 to realize the wireless data transmission,its user-friendly design, solve a series of indoor environmental monitoring problems.The system realizes the room temperature and humidity environment, the concentration of harmful gases, water and the availability of human and other environmental parameters into the measurement and display, high precision, stable performance.Keywords:Intelligent home control system,Wireless communications, STC12C5A60S2目录第一章绪论 (1)1.1课题研究的背景 (1)1.2课题研究的目的和意义 (1)1.3课题相关内容的现状和发展 (2)1.4课题完成的主要工作 (3)第二章智能家居系统的总体设计 (4)2.1需求分析 (4)2.2方案的提出 (4)2.3 STC单片机简介 (5)2.4 NRF905无线传输模块简介 (7)2.5 传感器模块简介 (8)2.5.1有害气体传感器 (8)2.5.2温湿度传感器 (9)2.5.3人体红外传感器 (9)2.5.4水浸传感器 (10)2.6 液晶显示屏简介 (10)第三章智能家居系统的硬件设计 (12)3.1 STC12C5A60S2单片机最小系统的设计 (12)3.1.1单片机电路的设计 (12)3.1.2供电电源电路及接口的设计 (14)3.1.3 USB程序下载电路的设计 (14)3.1.4时钟电路的设计 (16)3.2传感器模块电路的设计 (16)3.3 无线传输模块电路的设计 (19)3.4 显示电路的设计 (19)第四章智能家居系统的软件设计 (21)4.1智能家居控制系统的软件设计与实现概述 (21)4.2智能家居控制系统的无线通信协议 (21)4.3 软件设计 (22)第五章系统测试与调试 (25)5.1硬件电路的测试 (25)5.1.1测试的目的 (25)5.1.2测试方法 (25)5.1.3测试结果 (30)5.2软件程序的调试 (30)5.3绘制原理图中存在的问题 (31)5.4绘制PCB板中存在的问题 (31)5.5程序调试中存在的问题 (32)结束语 (34)参考文献 (35)附录 (36)附录一：英语参考文献与翻译 (36)附录二：硬件电路原理图 (51)附录三：程序 (56)谢辞 (74)第一章绪论1.1课题研究的背景随着单片机嵌入技术、无线传输技术、传感器技术等科技的快速进步，经济的迅速增长，国民的物质生活在不断上升的同时，也提高了人们对家庭生活现代化、居住环境舒适化及家居安全化的要求，在这种日益迫切的需求下延伸出来的智能家居控制系统很好的满足了人们的这些要求。
智能家居控制系统除了具有安全、方便、舒适、节能、小巧的优点外，还是一个将温湿度测量设备、有害气体探测设备、人体红外检测设备、水浸探测设备等不同功能的设备和各种家居智能化所需要的当代前沿技术互连于一体的系统，使我们的家庭生活更为舒适、方便。
智能家居系统的应用对家庭生活方式带来了深远的影响，它能提供舒适安全、环保节能、具有高度人性化的生活空间；提供智能化的家居设备控制方式；提供全方位的信息交换功能；优化人们的生活方式，帮助人们有效地安排时间，增强家庭生活的安全性。
主要表现在可以实时地监控非法侵入、浸水、火灾、燃气泄露、紧急呼救等事件的发生；根据光强、温湿度等环境条件的变化，智能家居系统可以对诸如空调、照明电器等的控制从而实现家居环境的自动控制等各个方面。
家居环境的建筑设计和装修装饰千差万别，在不影响建筑格局的前提下，人们要求智能家庭系统安装简单方便，易于维护，可靠性高。
智能家居系统创新性地实现了对家居环境中各种参数的集中探测、显示和控制，可全部实现无线控制，免除布线的麻烦和弊端，不管装修与否，均可便捷安装使用，不会受到布线的任何束缚。
家居智能化控制的开发和建设是未来国家、经济发展的必然趋势。
智能家居控制器可以为系统提供智能控制方案，使住户的控制更便捷，更高效，更能为家庭的日常活动节约不必要的能耗。
而且在现在这个注重绿色环保的世界里，智能家居控制系统能智能地为住户控制好空气的湿度、温度等各种环境因素，检查分析空气成分，让住户安心入住。
1.2课题研究的目的和意义虽然智能家居系统在各个方面都有一定程度的发展，而市场上也开始出现了各式各样的相关产品，但很多情况下还都只是停留在炒作这个概念上，大家对它的了解还没有达到一定的深度。
从总体的发展来看，情况并不容乐观，一套功能比较完善的智能家居系统很复杂，综合布线的施工过程以及后期的调试都必须要专业的工程师进行，因此其安装、调试过程复杂，成本费用高；目前，大家比较关心的是安防报警、对讲、灯光控制和空调控制等功能，对一些超前的控制功能好像并没有引起广泛的兴趣，因此其部分功能华而不实；再加上缺乏资金支持、缺乏完善的社会合作体系，特别是统一标准和权威产品的缺乏严重影响了家居智能化的快速发展。