基于ZigBee的物联网智能家居系统
ZigBee传输模块下基于物联网的智能家居远程控制系统设计与实现
ZigBee传输模块下基于物联网的智能家居远程控制系统设计与实现作者：王学龙来源：《科学与信息化》2018年第18期摘要随着电子信息技术和物联网技术的不断发展和进步，GPRS/WIFI技术也融入了各类电子产品之中，嵌入式系统因而获得了良好的发展环境，智能家居受到人们的广泛关注和应用。
本篇文章所设计的基于物联网的智能家居远程控制系统利用了云平台服务器，能够实现在Android应用软件平台上来对家具设备进行操控，在ZigBee传输模块下控制设备中传感器以及信息数据的采集，同时，用户可实现通过GPRS/WIFI来进行远程操控。
该系统界面简洁、操作简单，具有很强的扩展性，对于智能家居产业的发展具有重要意义。
关键词云服务；物联网；GPRS；Android；WiFi近年来随着电子信息技术的不断发展和互联网的普及，万物皆可互联深入人心，物联网也成为网络技术应用的重要领域，成为研究者的研究热点之一。
与此同时，随着我国经济的高速发展，人们对于生活品质和家居环境的需求和逐年增高，智能家居市场在这样的大环境背景之下获得了良好的发展，其需求也越来越强烈。
基于此，将家庭中日常所使用的电气设备通过互联网平台予以整合，同时进行远程操控或实时监测已然成为人们的迫切需求，智能家居控制系统所要实现的主要目的是通过智能手机终端和云端服务器来实现对家居设备的监测和控制，最终实现远程操控，按照人们的意愿进行工作。
本篇文章研究了ZigBee、无线传输模块和GPRS/WIFI通信技术，并对其进行了有效整合，构建了新型的智能家居控制系统，能够达到予以设定的功能，具有良好的市场应用前景[1]。
1 系统总体设计本次所设计的智能家居远程控制系统中，实现了通过移动终端设备以及应用软件来对家居设备中的温度、湿度以及烟雾传感器的控制，通过组建了物联网系统，作为智能家具系统中的重要控制节点，手机应用软件可通过通信技术实现对控制器中断的信息互联和蔡总，即使用户距家千里，也能够对家电设备予以有效控制。
基于ZigBee技术的智能家居系统设计
基于ZigBee技术的智能家居系统设计智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
基于智能家居的最新定义，参考ZigBee技术的特点，设计出的本系统，在包含了智能家居必备系统(智能家居(中央)控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统)的基础上，加入了家居布线系统、家庭网络系统、背景音乐系统和家庭环境控制系统。
在智能家居的认定上，只有完整地安装了所有的必备系统，并且至少选装了一种及以上的可选系统的家居系统才能称为智能家居。
因此，本系统可以称为是智能家居。
1 系统设计方案该系统设计由家庭内被控制设备和远程控制设备组成。
其中家庭内被控制设备主要有能访问Internet的计算机、控制中心、监控节点和选择添加的家用电器控制器。
远程控制设备主要由远程计算机和手机组成。
系统组成如图1所示。
系统的主要功能有：1)网页前台页面的浏览，后台信息管理；2)通过Internet 和手机两种远程控制方式实现室内家用电器、安防和灯光的开关控制；3)通过RFID模块实现用户识别，从而完成室内安防状态的开关，在盗贼入侵时通过短信息(SMS)向用户报警；4)通过中央控制管理系统软件完成室内灯光及家电的本地控制和状态显示；5)利用数据库完成个人信息存储和室内设备状态存储，通过中央控制管理系统方便用户查询室内设备状态。
2 系统硬件设计系统硬件设计包括控制中心、监控节点和选择添加的家用电器控制器(这里以电风扇控制器为例)的设计。
2．1 控制中心控制中心主要功能有：1)组建无线ZigBee网络，把所有监控节点加入网络中，并实现新设备的接收；2)用户身份识别，用户在离家或归来时通过用户卡实现室内安防的开关；3)当有盗贼入侵室内时，通过向用户发送短信息报警。
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无线网络智能家居系统的设计
基于Zigbee无线网络智能家居系统的设计一、系统架构设计智能家居系统的架构主要包括传感器、控制器、通讯模块和远程控制终端。
传感器主要用于采集家居环境数据，如温湿度、光照等，控制器用于处理传感器数据，并控制家居设备的开关，通讯模块用于与远程控制终端进行通讯，远程控制终端则是用户通过手机或电脑控制家居设备的界面。
在基于Zigbee无线网络的智能家居系统中，传感器和控制器采用Zigbee模块进行通讯，通讯模块则将数据传输到互联网上，远程控制终端通过互联网与通讯模块进行通讯，以实现远程控制家居设备。
整个系统架构如下图所示：[示意图]二、传感器设计1. 温湿度传感器：采用Zigbee无线模块，实时采集室内温湿度数据，并通过Zigbee 协议传输到控制器。
2. 光照传感器：采用Zigbee无线模块，实时采集室内光照强度数据，并通过Zigbee 协议传输到控制器。
3. 人体感应传感器：采用Zigbee无线模块，检测室内是否有人活动，并通过Zigbee 协议传输到控制器。
三、控制器设计控制器是智能家居系统的核心部件，负责接收传感器数据，进行数据处理，并控制家居设备的开关。
控制器的主要功能包括以下几个方面：1. 数据处理：接收传感器采集的数据，并进行处理，例如根据温湿度数据自动调节空调温度，或根据光照强度数据控制窗帘开合。
2. 设备控制：根据用户的指令或自动化算法，控制家居设备的开关，如灯光、空调、窗帘等。
3. Zigbee通讯：与传感器和通讯模块进行Zigbee通讯，以实现数据的收发和控制指令的传输。
四、通讯模块设计通讯模块是连接智能家居系统和互联网的桥梁，负责将数据传输到互联网上，以实现远程控制和监控。
通讯模块的主要功能包括以下几个方面：1. Zigbee通讯：与控制器和传感器进行Zigbee通讯，实现数据传输和控制指令的传递。
2. 互联网通讯：通过WiFi或以太网等方式，将数据传输到互联网上，实现远程控制的功能。
基于物联网的智能家居系统设计
基于物联网的智能家居系统设计在科技飞速发展的今天，智能家居已经逐渐从科幻电影走进了我们的现实生活。
基于物联网的智能家居系统，正以其便捷、高效和智能化的特点，改变着我们的生活方式和居住体验。
一、物联网与智能家居的融合物联网，简单来说，就是让各种物品通过网络连接起来，实现信息的交互和智能化控制。
而智能家居则是将家庭中的各种设备，如灯光、电器、安防系统等，通过物联网技术整合在一起，形成一个智能化的家居生态系统。
在这个系统中，每个设备都配备了传感器和通信模块，可以实时感知环境和用户的需求，并将信息传输到控制中心。
控制中心则根据预设的规则和算法，对设备进行智能化的控制和管理。
比如，当室内光线变暗时，智能灯光系统会自动开启；当室内温度过高时，空调会自动调节温度。
二、智能家居系统的组成部分1、传感器传感器是智能家居系统的“眼睛”和“耳朵”，负责感知环境中的各种信息，如温度、湿度、光照强度、声音、人体活动等。
常见的传感器有温度传感器、湿度传感器、光照传感器、声音传感器、人体红外传感器等。
2、控制器控制器是智能家居系统的“大脑”，负责接收传感器传来的信息，并根据预设的规则和算法，对设备进行控制。
常见的控制器有智能网关、智能音箱、智能手机等。
3、执行器执行器是智能家居系统的“手脚”，负责执行控制器发出的指令，实现对设备的控制。
常见的执行器有智能插座、智能灯泡、智能窗帘电机、智能门锁等。
4、通信网络通信网络是智能家居系统的“神经”，负责将传感器、控制器和执行器连接起来，实现信息的传输和交互。
常见的通信网络有WiFi、蓝牙、Zigbee 等。
三、智能家居系统的功能设计1、智能照明控制通过智能开关、智能灯泡等设备，可以实现灯光的远程控制、定时开关、亮度调节、色彩变换等功能。
还可以根据不同的场景，如阅读、观影、聚会等，自动调整灯光效果。
2、智能家电控制通过智能插座、智能遥控器等设备，可以实现对家电的远程控制、定时开关、电量统计等功能。
基于物联网技术的智能家居管理系统设计
基于物联网技术的智能家居管理系统设计智能家居已经成为当下的热门话题，物联网技术则为实现智能家居提供了强有力的支持。
本文将探讨基于物联网技术的智能家居管理系统的设计，旨在实现智能化、便捷化和安全化的家居生活体验。
一、引言随着科技的不断发展，传统的家居设备已经逐渐被智能化设备所取代，并通过物联网的连接实现互联互通。
智能家居管理系统是整合各类智能设备，通过互联网进行统一的管理和控制，为用户提供智能化的家居生活体验。
下面将对这一系统的设计进行讨论。
二、系统框架和功能1. 系统架构基于物联网技术的智能家居管理系统主要由三个层次构成：感知层、网络层和应用层。
感知层包括各类传感器和执行器，负责收集家庭环境信息和人体姿态信息，并将其转化为数字信号。
感知层也可包括门锁、摄像头等设备，用于实现安全和监测功能。
网络层负责将感知层收集到的数据进行处理，并通过Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等通信协议将数据传输至云服务器。
应用层则是用户通过手机APP或者网页等方式访问智能家居管理系统，实现对家居设备的控制和管理。
2. 系统功能（1）远程控制：用户可以通过手机APP或者网页等方式远程控制智能家居设备，例如打开灯光、调整温度等。
（2）场景模式：用户可以设定不同的场景模式，例如“离家模式”、“回家模式”等，系统会根据用户设定的场景自动调整设备状态。
（3）安全与监测：智能家居管理系统可以通过摄像头等设备实现家庭环境的监测和安全警报功能，例如检测烟雾、侦测入侵等。
（4）能源管理：通过对各类设备的能源消耗进行监测和控制，实现能源的有效利用和节约。
（5）数据分析和智能推荐：系统可以对用户的习惯进行数据分析，提供智能推荐功能，例如根据用户的喜好调整音乐播放列表。
三、系统设计与实现1. 设备选择与集成在设计智能家居管理系统时，需要考虑到具体家庭的需求和功能。
根据不同的需求，选择合适的智能设备，并确保设备之间的互通性和兼容性。
常见的智能设备包括智能灯具、智能窗帘、智能音响、智能门锁、智能地暖等。
zigbee在智能家居中的应用原理
Zigbee在智能家居中的应用原理什么是Zigbee技术？Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低功耗、短距离、无线通信技术。
它可以在广泛的应用领域中实现设备之间的远程通信。
Zigbee技术广泛用于智能家居系统，具有可靠性高、低功耗、灵活性强等特点。
Zigbee在智能家居中的优势和应用原理Zigbee在智能家居中有许多优势，它使得智能家居系统更加智能、高效和便捷。
以下是Zigbee在智能家居中的应用原理：1.无线控制和远程操作：Zigbee技术可以通过无线信号将智能家居设备连接到智能家庭控制中心，用户可以远程控制和操作各种设备，例如电灯开关、温控器、窗帘等。
2.低功耗和长寿命：Zigbee设备采用低功耗设计，可以通过更小的电池或电源持续工作数月甚至数年。
这使得智能家居系统更加可靠和节能。
3.自组织网络：Zigbee设备可以形成自组织网络，无需复杂的网络配置和管理。
当有新的设备加入网络时，系统可以自动识别并添加到网络中。
4.灵活的网状拓扑结构：Zigbee设备可以形成网状拓扑结构，每个设备可以直接与其他设备通信，提供了更好的覆盖范围和可扩展性。
5.安全和保密性：Zigbee使用加密算法对数据进行安全保护，确保设备之间的通信是安全的，使得智能家居系统不易受到黑客攻击。
Zigbee在智能家居中的具体应用场景Zigbee技术在智能家居中有许多具体的应用场景，以下是其中的一些例子：•智能照明系统：Zigbee技术可以用于控制智能照明系统，用户可以通过智能手机或智能显示器远程控制灯光的亮度和颜色，实现节能和个性化的照明效果。
•温控系统：Zigbee技术可以用于控制智能温控系统，用户可以通过智能手机设置房间的温度和湿度，实现智能化的节能和舒适性控制。
•智能安防系统：Zigbee技术可以用于连接智能安防设备，例如智能门锁、摄像头和报警器。
用户可以通过智能手机监控和控制家庭安全，实现远程查看和报警功能。
基于ZigBee 的无线智能家居控制系统的设计
基于ZigBee 的无线智能家居控制系统的设计摘要：本文将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。
该系统以STM32F103VCT6 为控制核心，选择了合适的ZigBee 模块进行硬件电路设计，实现对家居环境的检测与控制。
结果表明，该系统运行稳定，具有广泛的应用前景。
关键词：智能家居 ZigBee 嵌入式系统一、引言随着人们生活水平的提高以及计算机技术、通信技术和网络技术的发展，智能家居逐渐成为未来家居生活的发展方向。
智能家居不仅能给用户提供安全、健康和舒适的生活环境，而且用户能够远程监控自己的家居状态和控制家庭电器设备。
在智能家居控制系统中，采用无线网络技术可以解决有线网络布线麻烦，网络节点多，使用电缆数量庞大等问题，更符合家庭网络简洁性、灵活性、模块化、扩展性及独立性的通信特点，将无线网络技术应用于家庭网络己经成为主流趋势。
本文结合实际设计了一种家居无线控制系统，并对其进行了实现。
二、系统设计的结构与功能本文构造了一个基本的智能家居系统，功能具体描述如下：（1）安防功能。
目前家庭安防系统主要功能是监控非法闯入和门的开关等。
一旦出现问题事件，系统会自动发出相应的信号给主控制器，及时通知用户有情况发生。
（2）家电控制。
对家电实行智能控制，用一个便携的触摸屏控制器就可以控制家里的任何电器，包括电视机、冰箱、空调、电脑等，还可以实现定时开关电器等功能。
（3）灯光控制。
根据不同的室内自然光强度，可以智能地调节发光强度，外加的光敏控制元件可以感测外而光的强度，并且根据实际设定的要求自动调节光照强度。
智能家居控制系统依靠一个控制中心来对整个家居进行控制，使用ZigBee 技术组建了一个无线传感器网络作为各个功能部件之间的数据传输和控制的枢纽。
控制信号通过遥控器发送到控制中心，控制中心接受控制信号进行分析处理发出控制命令到各个开关并接受反馈信号将信号显示在显示屏上。
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ZigBee
,,
( 510642)
ARM LC1813/Internet
CC2530Zigbee
Windows
ZigBee
TP393 A
The Design Of Internet Of Things Smart Home System Based On
ZigBee
Li Yu,WangWeixing,Chen Runze
(Electronic Engineering College of South China Agricultural UniversityGuangdong Guangzhou 510642
China)
Abstract Put forward a networking intelligent home systemthe system has ARM microprocessor S3C6410 as the core by client / server modethrough Internet LAN and wireless LAN access to the public network within the family by CC2530 wireless transmission chip ZigBee wireless network to household appliances and other monitoring devices are connected together to form a wireless home network o monitor the internal or electrical equipment through the mobile client and windows client the actual test results show that network system is convenient and stablecan reach the network smart home system general requirements Keywords Internet of things Embedded system Smart home ZigBee
ZigBeeRFIDGSM/GPRS
Zigbee
Windows
1
13
Zigbee
1
ARM Zigbee/
I/O
Zigbee
Zigbee Zigbee
Zigbee
Zigbee
Zigbee/
201410564021 DOI:10.16520/ki.1000-8519.2016.05.035
//PC
2
2ARM Zigbee
2
2.1
ARM9SDRAMFLASH 40nm ARM Cortex-A7GPU LC1813LC181332
1.2GHz LPDDR/LPDDR2/DDR38/16bit NAND FlASH I2CI2SSPI
2.2 ZigBee
Zigbee IEEE802.15.4
TI CC2430/CC253051ZigBee CC2430/CC2530CC25303
2.3
CSMA/CD
LC1813DM9000RJ45DM9000+H1102+RJ454
4 S3C6410DM9000
3
3 CC25305
3.1
API
Android
GPS
3.2
Zigbee
Linux
Android Zigbee
5 3.3 Linux
PC
3.3.1
ARM CPU
CPU
Step1arm-linux-gcc-3.4.4-glibc-2.3.6.tar.bz2/work/tools
Step2
$ cd /work/tools
$ tar jxvf arm-linux-gcc-3.4.4-glibc-2.3.6.Tar.bz2 Step3PATH
$ export PATH=$PATH:/work/tools/gcc-3.4.4-glibc-2.3.6/bin
3.3.2
BootloaderLinux
Linux
Linux Bootloader
Linux
Nandflansh LCD WiFi
arm-linux-gcc
LC1813
zImage Android./build-android rootfs_dir
U-bootzImagerootfs.yaffs2SD
6
3.4 Zigbee
Zigbee Zigbee Zigbee ARM Zigbee Zigbee Zigbee
3.4.1 Z-stack
Z-stack TI Zigbe2006CC2403\1AODV Z-stack OS-AL Operation System
Abstracktion Layer Z-stack IAR
HAL OSAL Zigbee HAL TimerI/OUART API
OSAL OSAL Zigbee HAL OSAL
3.4.2 Zigbee
Zigbee Zigbee
6z-stack
3.4.3 Zigbee
7
3.5 Android APP
Android
3.5.1 APP
Fragment Actionbar
MainActivity
7 8 APP
fragment APP 8
4
RSSI Receive Signal Strength Indicator PC 12
5
6
LC1813ZigBee HTTP ARM Android 2Zigbee
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20100916-20
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2011
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20130442
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and its application in Environmental Analysis Analytical and Bioanalytiacal Chemistry[M]2007237-247[8] C a l l a w a y J r E d g a r H W i r e l e s s s e n s o r
networks:Architecturesand Protocols[M]2003223-232
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20032926-8
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[11]z-stack
[J]2009182103-105[12]CC2530ZigBee MAC
[J]201334113840-3844
1989-
(1963-)
2 133bit/s
1 80bit/s。