ZigBee技術(shù)在智能家居控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展以及人們居住理念的變化與提升，家居智能化和家電網(wǎng)絡(luò)化逐漸成為熱門話題。智能家居是指將各種信息設(shè)備和住宅設(shè)備通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接起來，從而構(gòu)筑舒適、安全、方便的信息化居住空間，滿足人們?cè)诩抑猩?、工作、娛樂和交流的需要，提供安防、社區(qū)管理和人們外出時(shí)了解家居狀況的手段。 傳統(tǒng)的家庭控制網(wǎng)路大多采用有線技術(shù)，這類方案缺點(diǎn)是擴(kuò)展性能差、布線繁瑣、費(fèi)用高。本文應(yīng)用ZigBee無線技術(shù)構(gòu)建的家庭控制網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性能

2、好，不需要額外布線，完全符合家庭網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建原則，并且ZigBee技術(shù)是一種低速率、低成本、低功耗、近距離的無線通信技術(shù)，其在智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用上有不可替代的優(yōu)勢(shì)。 首先，本文通過對(duì)智能家居系統(tǒng)中使用的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行比較和分析，指出ZigBee無線技術(shù)是目前最適合用在智能家居系統(tǒng)中的技術(shù)之一。并詳細(xì)分析了ZigBee技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，尤其對(duì)ZigBee的協(xié)議棧與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行了深入研究，這是搞ZigBee應(yīng)用開發(fā)必須奠定的基礎(chǔ)知識(shí)。

3、 接著提出了智能家居系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案，以及在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題，在此基礎(chǔ)上，開發(fā)了家庭網(wǎng)關(guān)和終端節(jié)點(diǎn)。其中家庭網(wǎng)關(guān)的開發(fā)是本課題的核心部分，詳細(xì)闡述了網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)開發(fā)平臺(tái)的建立過程及其硬件設(shè)計(jì)。家庭網(wǎng)關(guān)的軟件開發(fā)包括底層驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序開發(fā)，在ZigBee協(xié)議MAC層，針對(duì)智能家居網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，對(duì)帶沖突避免的載波偵聽多路訪問(CSMA/CA)協(xié)議做了改進(jìn)，提出使用周期性偵聽和睡眠機(jī)制。改進(jìn)后的協(xié)議在有效解決信道碰撞問題的基礎(chǔ)上，并具

4、有良好的擴(kuò)展性，也降低了節(jié)點(diǎn)能量的消耗。 然后針對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)與家庭控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)能有效工作的路由協(xié)議，該協(xié)議支持自組織組網(wǎng)，支持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化，并具有自愈功能。能夠自動(dòng)進(jìn)行路由發(fā)現(xiàn)及維護(hù)，家庭網(wǎng)絡(luò)的建立、增加和刪除節(jié)點(diǎn)及節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動(dòng)，不需要人工干預(yù)，系統(tǒng)可以自動(dòng)完成。另外本系統(tǒng)無論在硬件設(shè)計(jì)還是在軟件實(shí)現(xiàn)上，都對(duì)低功耗做了考慮，硬件上選用低功耗芯片，軟件上采用工作/休眠交替的無線信道使用機(jī)制。 最后設(shè)計(jì)