基于ZigBee和紅外技術的控制系統設計

李 晨,路來智

（濱州學院信息工程系，256600）

基于ZigBee和紅外技術的控制系統設計

李 晨,路來智

（濱州學院信息工程系，256600）

本課題探究的是基于ZigBee以及紅外遙控技術,實現新的這個家電設備的一種控制系統的方案。通過這個ZigBee技術的一個強大的無需網絡功能,能夠實現一個控制器作為ZigBee網絡的這樣一個協調器節點,控制電器設備能夠實現在網絡的這個終端節點完成組網。本課題中，進一步探究ZigBee技術的這個特點以及一些應用的領域,介紹了ZigBee設備的的一些類型,同時也探究了網絡結構,并且深入研究每一層的ZigBee協議。在本課題的最后重點探究的是是控制系統的這個硬件總系統的設計。

紅外遙控；ZigBee；控制系統

1 紅外技術

紅外光譜也就是在這個可見光區域以及微波領域之間的光,這里的波長范圍差不多就是在于0.75 -1000微米之間。紅外傳輸也就是點對點的這樣一種無線傳輸的這樣方式,不過它的這個傳輸距離不會特別遠,還有必須能夠瞄準我們的目標,不是有傳輸距離之間的障礙,而不是通過紅外信號障礙,無法正常有效控制信息傳播的這個進度。紅外遙控控制通常使用近紅外光傳輸控制的這個指令,其通信原理就是:紅外信號代碼使用的二進制代碼,而最后的編碼就是通過脈沖寬度來實現的。

許多在我們的生活中獲得到的各種不同的紅外遙控的一個系統,但是他們的這個原理沒有多大不同,最大的不同就是系統使用不一樣的這個信號編碼格式,利用這個些信號38-40 KHZ的固定頻率來實現一個調制載波信號,之后再通過紅外發射信號驅動放大后管,接收目標的紅外接收端。紅外遙控的這個特點是能夠比較簡單的調制,并且方便后續編碼,可以輕松實現多通道控制。

2 ZigBee技術

2.1 ZigBee體系結構

ZigBee協議是我們現在的研究更多的是這個無線通信的這樣協議、ZigBee協議棧是通過稱為層模塊來構建的。對于每個子層是由這個服務訪問點為上面的沒層提供這個數據還有一個管理服務,由SAP數據實體為上層提供數據傳輸服務,并利用這個SAP管理實體為其上層提供訪問這個內部參數,還有配置以及這個數據管理服務。另外這些的SAP都是能夠利用服務原語來達成一個任務的。我們知道的無線通信協議,相比之下, ZigBee協議設計會更加地緊湊而且簡單且更加容易實現這個效果。

2.2 ZigBee網絡拓撲結構

ZigBee網絡層也就是支持包含一個主從星型,還有樹型,移機這個網狀拓撲結構的設備。星型拓撲結構的網絡節點相互不溝通,所有通信都必須通過協調器節點的節點。在樹的拓撲的這個結構里面,包括這個協調器的節點,還有這個路由節點移機終端節點。對于協調器節點主要是負責網絡引導,選擇這個關鍵的一些網絡參數,路由節點能夠實現數據路由、網絡能夠控制的擴展ZigBee路由器,對于這個終端節點路由節點轉發信息通常通過在傳輸到協調器節點。在這個網狀結構中,節點之間是能夠相互通信的,數據的這樣一個轉發大多都是多跳路由,是最復雜的拓撲結構之一。

2.3 ZigBee物理層協議規范

物理幀格式是由這個同步頭還有物理以及物理幀長度可變負荷域。對于這同步的前四個字節能夠引導得知前代碼,這個代碼用于收發器接收幀,并且能夠根據其特點來達到這個同步以及一個符號同步,這個前代碼是由一個二進制0的象征形成的。最后一個字節的幀同步起動分離器,用于同步域的這個結束移機開始。對于物理幀頭的這個低七位是有效,也就是代表幀的長度,物理加載域的這個幀長度不能多于127個字節,框架的荷載在物理域PSDU,用于攜帶一般MAC幀。

3 控制系統總體設計

家電控制的這個領域紅外遙控技術比較成熟了,紅外控制系統的這個原則目前市場上幾乎相同的,所不同的是,它們是不同的信號編碼格式。ZigBee技術是新型的這樣一種短距離網絡通信的這種技術，是相對低功耗并且低數據速率以及這個比較低成本等的這個特點,結合這兩個為了實現家電設備的這樣一個控制。使用ZigBee強大的這個網絡功能、家庭控制設備在網絡環境中,可以實現這個控制單元的整體控制。

4 結語

本課題首先介紹的是紅外信號的相關知識,之后是對三種類型的ZigBee設備類型和這個系統結構以及網絡拓撲結構進行了一個比較細致探討,之后再通過引入這個ZigBee的相關協議規范。在本課題中也提到了這個控制系統的一個總體框架介紹，基于ZigBee移機這個紅外技術來控制控制這些設備。在最后探究了系統的一個總體框架,以及對于這個控制單元的硬件電路模塊的一個設計，達到成功控制單元以及這個網絡控制設備,并完成系統控制信號的這個傳輸功效。

[1] 丁飛，張西良，張世慶，王濤.ZigBee技術的硬件實現模式分析[[J].單片機與嵌入式系統應用.2006

[2] 安慶敏，吳明光，陳波.基于ZigBee的無線通信網絡平臺[[J].低壓電器.2007

[3] 周游，方濱，王普.基于ZigBee技術的智能家居無線網絡系統[[J].電子技術應用.2005

[4] 朱向慶，王建明.ZigBee協議網絡層的研究與實現[[J].電子技術應用.2006

[5] 張周，周劍揚，閏沫.ZigBee在智能家居系統中的應用研究[[J].工業控制計算機.2006

李晨，男，1992.9，民族：漢，籍貫：安徽省黟縣人，本科學歷，研究方向：信息通信。

路來智，男，1980.4，民族：漢，籍貫：山東沾化人，研究方向：物聯網

Design of control system based on ZigBee and infrared technology

Li Chen,Lu Laizhi
（Department of information engineering,Binzhou University,256600）

This research is based on ZigBee and infrared remote control technology,a new control system for the new home appliance equipment.Through the ZigBee technology a powerful network function without, can realize a controller as the ZigBee network of such a coordinator node and control equipment to achieve complete network in the network of the terminal nodes.In this paper,further to explore the realm of the characteristics of ZigBee technology and some applications,introduces the ZigBee device of some type,and analyze the structure of the network,and makes a deep research on each layer of the ZigBee protocol.In the end of the research,the design of the hardware system is the control system.

infrared remote control;ZigBee;control system

課題項目：國家級大學生創新訓練計劃項目 基于ZigBee技術的多功能遙控器設計 編號：201310449141

科研基金項目：基于ZigBee技術的智能家居控制系統研究 編號：BZXYG1310