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. .. 《传感器网络技术》应用设计报告 —基于 Zigbee无线传感器网络的智能家居系统的设计 姓 名： 陈造诣 学 号： 2010213257 班 级： 0841002 基于 Zigbee无线传感器网络的智能家居系统的设计 摘要：随着人们对居住条件、生活质量、信息获取的需求越来越迫切，社会信息化脚步的进一步加快，家居信息化成为建设社会信息化过程的一个很重要环节。家庭是社会的细胞，唯有家庭实现了信息化，才可能真正实现社会的信息化。对智能家居系统的研究及开发是实现家庭信息化得必经之路。 关键字：智能家居；控制平台；嵌入式Linux；ZigBee 一、作品设计目标 本课题研究的主要目的是深入研究智能家居涉及的相关理论与技术，将计算机技术及嵌入式控制技术等应用于智能家居控制系统中，基于此基础上，设计一个低成本、易维护、可扩展、易配置的家居中央控制平台。·本设计选用了价格适中、货源稳定的犯位ARM核的嵌入式微处理器53C2410作为硬件控制核心，选用网络功能强大、开源、并且便于维护的嵌入式Linux操作系统作为软件开发平台，在此基础上进行嵌入式开发，设计出一个面向家居系统的专用控制系统。 相关现状分析 自从世界上第一幢智能建筑在美国出现后，国外的智能家居已经获得了长足的发展。随着近年来科学技术的迅速发展和普及，我们的工作、生活观念也发生了巨大的改变，现代家庭生活追求的新方向—智能化生活已经悄然走进我们的生活，“智能家居”已成为家庭信息化和智能化必不可少的需求。现在，世界各国都在跻身于网络信息服务技术的家庭应用，各国都在设立相关的研究机构及项目，并且取得了一定的成果。而我国对智能家居系统的研究还处于起步阶段，现有的智能家居系统通常构建在单片机上，只是对一些分散的智能家庭控制子系统的研究，而且这些子系统互相独立，不能实现信息共享，使得安装和使用很不方便。目前，智能家居网络系统还主要以有线形式为主，无线只是作为有线的补充，而且网络传输和处理能力较差。 三、总体设计方案 智能家居系统的组成 系统主要由智能家居网络控制器，即主节点，与智能家居设备相连的智能家居网络控制器，即分节点，每个房间放置的充当路由器的智能家居网络控制器，功能控制驱动模块和相应的家具设备构成。组成框图如下图所示： 智能家居系统的组成 信号检测模块 设计的电路原理是没有物体入侵时，使用一个比较器，检测电路送出低电平，输出端没有反应。当有物体入侵时，检测电路送出高电平，给ZigBee模块送出信号。 信号检测主要有三个子系统，即光照检测模块、温度检测模块、红外报警模块。 3、电源管理模块 3个检测模块的供电是5V的直流电源，可以使用电池供电。原理主要就是利用变压器线圈降压后用桥式电路整流与滤波，从而实现从交流220V到直流5V，为模块稳压供电。 4、控制电路模块 主控ZigBee模块处理之后会送出持续的高电平，从而带动继电器工作以达到弱电控制强电的目的，实现对警报、灯具、空调的控制。 四、技术方案与分析 1、相关技术分析 （1）组网拓扑结构 系统无线网络采用星型结构，有基站和从站两类节点。基站与各从站间进行双向通信，从站互不通信。网络中的每个节点都配有ID地址，有接受、发送两种状态，默认于接受状态。 ZigBee技术 采用一种基于ZigBee传感网的智能控制系统，其特征由分布在家居的无线网络节点组成的ZigBee通信网络和PC机构成，其中这些网络节点包括：协调器节点、路由节点以及终端节点。主控ZigBee模块处理之后会送出持续的高电平，从而带动继电器工作以达到弱电控制强电的目的，实现对警报、灯具、空调的控制。ZigBee的高频部分采用了直接序列扩频技术保证信号传输，避免了在2.4GHz公用频段的干扰，也解决了现有无线安防产品采用ASK调制技术所造成的同频干扰问题。 （3）通信标准 采用一种基于ZigBee传感网的智能控制系统，其特征由分布在家居的无线网络节点组成的ZigBee通信网络和PC机构成，其中这些网络节点包括：协调器节点、路由节点以及终端节点。协调器节点与PC机相连构成系统中的主控制中心，唯一的协调器节点和所有对应于楼宇中每一个房间的路由节点组成二级网络，对应于每一个部分的路由节点和该房间的终端节点构成控制模式子系统，控制中心控制各个子系统各节点的状态，子系统根据采集的环境信息，自主控制家居中的控制模式。 （4）MAC协议 为避免多个从站同时向基站发送信息导致信道冲突，所以网络MAC层采用非坚持CSMA/CA协议。通信前，节点先利用nRF905的载波检测引脚CD监听信道是否空闲，若空气中有同