基于ZigBee的低功耗智能無線控制系統的設計

熊登峰 周海珍

摘要：隨著家用電器設備的數量與功能越來越多，人們對于智能家居控制技術的需求也越來越迫切。基于ZigBee的低功耗智能無線控制技術一定程度上實現了TCP/IP與低功耗的ZigBee二種技術優點組網連接家電設備實現家電的低功耗智能控制技術。

關鍵詞：ZigBee;智能;無線控制系統;系統設計

中圖分類號：TP18 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）09-0139-01

隨著人們生活水平的不斷提高，室內的空調、燈光、電視、冰箱等家電設備的數量與功能也越來越多，從而導致控制各種復雜多樣的家電設備變得非常繁瑣，這就需要一個綜合的智能家電設備控制系統來解決這一問題。現階段的主流的智能家居控制系統基本上采用WiFi無線局域網組網連接家電設備實現家電的智能控制，該技術的弊端在于高能耗和高成本[1]，僅適用于經濟條件較高的家庭用戶使用。然而基于廣泛使用的TCP/IP與低功耗的ZigBee二種技術優點組網連接家電設備實現家電的低功耗智能控制技術產品的研究較為少見。

1 系統總體設計原則

基于ZigBee協議的智能家居控制系統是一個實用性很強的應用型系統，本次系統設計的主要目標首先就是要實現能夠在移動客戶端Android平臺上輕松自如地完成對用戶的所有家電的自由控制，包括窗簾、燈光、空調等。并具備一定的自動化控制功能和手動設置功能。

2 網絡拓撲圖設計

用戶通過瀏覽器登錄智能家居網站，通過網絡發送請求到服務器。而服務器擁有發布出來的Service，根據用戶請求調用這些Service，從而實現根據用戶的請求發送相應的命令。系統的網絡拓撲架構設計如圖1所示。

3 功能結構設計

本系統從家具智能監控的業務活動出發，設計了2個主要的功能模塊，分別是用戶管理、智能窗簾控制。系統的功能結構如圖2所示。

4 系統網關架構設計

主機設備上的網關，主要是物聯網和外部進行連接的軟件設備支持。該系統網關結構如圖3所示。

在對網關程序進行開發和實現的時候，設計的所有物聯網網關都必須支持[2]，并且能夠支持格式轉換，將其轉換為系統所統一的格式。它們之間的轉換關系流程圖如圖4所示。

5 系統硬件設計

系統選擇ZigBee標準作為無線網絡傳輸方式。在硬件上采用CC2530 SoC芯片，智能開關設備是具有ZigBee路由功能嵌入式設備。網關硬件設計為采用CC2530-ZNP芯片，并采用SPI接口，按照圖3和圖4設計網關硬件和主機連接。網關和智能設備采用的芯片均為SoC，并都支持ZigBee協議棧。主機CPU采用的是ARM9，系統為裁剪后的Linux系統，網關采用CC2530 ZNP。

系統以智能家居為例，結合當前智能家居在我國現階段的實際發展情況，設計研發了一套基于ZigBee協議的智能家居控制系統。實現了不要布線，安裝簡單，移動方便的無線智能家居控制系統。

參考文獻

[1] 童曉渝，房秉毅，張云勇，等.物聯網智能家居發展分析[J].移動通信，2010，34（09）：16-20.

[2] 卿勇.智能家居發展及關鍵技術綜述[J].軟件導刊，2017，16（01）：180-182.

Abstract：With the increasing number and functions of household appliances， people's demand for intelligent home control technology is more and more urgent. Zigbee-based low-power intelligent wireless control technology to a certain extent realizes the advantages of TCP/IP and low-power ZigBee two technologies networking and connecting electrical appliances to realize low-power intelligent control technology of electrical appliances.

Key words：ZigBee; Intelligent; Wireless control system; The system design