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基于ZigBee技术的家电微信控制系统设计 　　摘 要：设计一个基于ZigBee无线通信技术的家电微信控制系统。该系统组网方便，将嵌有无线传感器的家居、家电同互联网相连，可实现远程控制，提供舒适、方便和人性化的智能家居环境。阐述了系统的设计原则、模型分析和关键技术实现。　　关键词：ZigBee技术；嵌入式开发；微信公众平台；智能家居　　DOIDOI：/　　中图分类号：TP319　　文献标识码：A 文章编号文章编号：1672--0069-04　　0 引言　　智能家居行业近几年来获得了迅速发展，中投顾问发布的《XX-2020年中国智能家居市场投资分析及前景预测报告》显示，智能家居产值XX年为50亿元，XX年上升至1 600亿元，XX年达到约2 300亿元，到2020年整个智能家居产值将突破万亿元。但是目前大多数家居控制系统只能通过相应的APP使用，并且只能在局域网中对家居进行控制，无法满足人们希望随时随地方便快捷地控制家电的需求[1]。而微信是人们使用最多的一款APP，如果把微信公众平台引入到智能家居控制中，用户无论使用哪种操作系统的手持设备，只要使用微信客户端关注并绑定一台智能设备，即可通过微信完成对设备的控制。本文提出一种基于ZigBee协议[2]、通过微信客户端进行控制的智能家居控制系统设计方案。　　1 系统功能设计　　基于ZigBee技术以及微信控制的智能家电系统主要借助微信公众平台提供的数据传输、消息推送等服务，搭建云服务器，对接微信提供的数据接口，同时在Web网页内扩展操作方式。　　系统控制流程如图1所示。在微信公众平台上注册公众账号，基于该公众号信息开发云服务器，并通过微信公众平台API与微信公众平台进行数据交互，即可处理手机端向微信公众号发送的控制指令并作相应处理。另外，云服务器创建了一个Socket服务端，让部署在家庭中的WiFi模块可以通过Socket连接到云服务器上，获取控制指令消息，再通过串口转发到ZiGBee协调器；ZiGBee协调器通过ZiGBee网络与各ZiGBee节点进行广播通信，节点通过点播将结果返回给协调器；协调器再通过串口发送到WiFi模块，WiFi模块通过Socket发送到云服务器；云服务器通过微信公众平台消息接口把结果返回并展示给手机端用户。　　用户发送文本消息通过验证绑定设备后，即可在微信公众号内部通过点击自定义菜单来控制设备。在此之前，需要在微信公众号注册以获得账号信息及填写接口配置信息，如图2所示。在通过认证后，才能接受微信推送。开发者提交验证申请时，微信服务器发送GET请求到填写的URL上。该请求携带的参数为：signature、timestamp、nonce、echostr，开发者通过对签名的校验，判断该请求是否来自微信服务器。应用服务器验证通过后，需要将echostr参数反馈给微信服务器，从而接入生效，成为开发者。　　有了以上信息后，即可开发微信服务器响应程序，并将响应程序部署到tomcat下运行。本系统使用微信推送的消息主要包括[3]：①自定义菜单事件。微信公众平台提供自定义菜单服务，开发者根据系统需求上传一个JSON格式数据到微信提供的“自定义菜单创建接口”。本系统创建了一种菜单类型――click菜单类型，用户点击click类型按钮后，微信服务器会通过消息接口推送消息类型为event的结构给开发者[4]；②普通文本消息。该接口主要用于用户验证并绑定设备时，微信用户给公众号发送消息，微信服务器将消息内容以XML格式发送到开发者填写的URL上[5]。如用户发送“注册：lisiXX”，应用服务器则根据消息格式验证并绑定相应设备。　　2 关键技术及系统实现　　 关键技术　　 ZigBee技术　　ZigBee无线通信技术是一种广泛应用于远程控制和工业控制的技术。其中，ZigBee的赫兹、915M赫兹和868M赫兹是目前为止应用最多的。它们的传递速度分别为：250Kbits、40Kpbs和20Kpbs，且有效范围为10～100m。为了更好地保护数据安全，ZigBee设置了3个不同的安全等级，用户可以根据自身的使用情况进行选择。另外，ZigBee的嵌入式技术是其它无线设备很少具备的，还集成了其它无线设备成本低、功耗低的优点，因此其更加受到工业领域的青睐[6]。　　与其它无线通信技术相比，ZigBee技术有以下优势：　　廉价性。ZigBee使用的芯片价格仅在两美元左右，而且技术免协议专利费。　　功率消耗低。因为其独特的待机模式，使两节五号电池可在一个节点下使用两年之久。　　速率低。ZigBee在较低速率环境下工作，且其在不同频带间可以提供不同的数据吞吐率，用于满足不同速率传送数据的需要。　　高效性。为了节省功耗，不同的无线设备均设置了不同的休眠模式