【正文】 絡(luò)，配置網(wǎng)絡(luò)成員地址，維護網(wǎng)絡(luò)，維護節(jié)點的綁定關(guān)系表等，需要最多的存儲空間和計算能力； 路由器：主要實現(xiàn)擴展網(wǎng)絡(luò)及路由消息的功能。此方案的設(shè)計靈活性好，擴展性好。組成框圖如圖 21 所示。 12 第二章 智能家居系統(tǒng)的任務(wù)設(shè)計（硬件部分） 系統(tǒng)設(shè)計總體方案 在智能家居系統(tǒng)設(shè)計中，在盡可能保持統(tǒng)一標準的前提下，針對各種信號類型選擇合適的總線或者無線技術(shù)并設(shè)計主控器已成為智能家居建設(shè)的首要問題。 （ 2）智能光控燈具模塊的設(shè)計與實現(xiàn)。 課題意義 智能家居是利用先進的計算機技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，將家庭中的各種設(shè)備（如照明系統(tǒng)、環(huán)境控制、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電）通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起的，自從美國在 1984 真正的智能建筑出現(xiàn)以來，國外已經(jīng)有將近 30 年的研究歷史，而國內(nèi)在這方面的研究相對較晚，從 2020 年才逐步應(yīng)用于高端市場，而且標準不統(tǒng)一。 ZigBee 聯(lián)盟所鎖定的焦點為制定網(wǎng)絡(luò)、安全和應(yīng)用軟件層；提供不同產(chǎn)品的協(xié)調(diào)性及互通性測試規(guī)格；在世界各地推廣 ZigBee 品牌并爭取市場的關(guān)注，管理技術(shù) 的發(fā)展 [10]。由于 ZigBee 不僅只是 的代名詞，而且 IEEE 僅處理低級 MAC 層和物理層協(xié)議，因此 ZigBee 聯(lián)盟對其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和 API 進行了標準化。 ZigBee 聯(lián)盟對 ZigBee 標準的制定： 的物理層、 MAC 層及數(shù)據(jù)鏈路層，標準已在 2020 年 5 月發(fā)布。 ZigBee 聯(lián)盟的主要目標是以通過加入無線網(wǎng)絡(luò)功能，為消費者提供更富有彈性、更容易使用的電子產(chǎn)品。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進行重發(fā)。因此 ZigBee技術(shù)適用于對時延要求苛刻的無線控制 (如工業(yè)控制場合等 )應(yīng)用。據(jù)估算， ZigBee 設(shè)備僅靠兩節(jié) 5 號電池就可以維 持長達 6 個月到 2 年左右的使用時間 ,這是其它無線設(shè)備望塵莫及的。其中組網(wǎng)管理主要包括網(wǎng)絡(luò)建立、地址分配、節(jié)點入網(wǎng)及節(jié)點離網(wǎng)。 PHY 層 主要通過無線信道進行收發(fā)數(shù)據(jù)包 PPDU (PHYProtcoloDataUin)t，以及檢測接收包的鏈路質(zhì)量 LQI(Link alitylndication)值，信道選擇，信道能量檢測ED(Energy Detect)和空閑信道評估 CCA (Clear ChannelAssessment)。每個 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不僅本身可以作為監(jiān)控對象，例如其所連接的傳感器直接進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，還可以自動中轉(zhuǎn)別的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳過來的數(shù)據(jù)資料。通訊距離從標準的 75m 到幾百米、幾公里，并且支持無限擴展。借此意義 ZigBee 作為新一代無線通 訊技術(shù)的命名。 WEP 利用一個對稱的方案， 在數(shù)據(jù)的加密和解密過程中使用相同的密鑰和算法 [7]。還有一種加密的機制是通過透明運行在無線 LAN 上的虛擬專網(wǎng)（ VPN）來進行的。 IEEE 標準含有確保訪問控制和加密的兩個部分，這兩個部分必須在無線 LAN 中的每個設(shè)備上配置。 IEEE ：使用 頻段，傳輸速度 11Mbps 。 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 所謂無線網(wǎng)絡(luò)，既包括允許用戶建立遠距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，也包括為近距離無線連接進行優(yōu)化的紅外線技術(shù)及射頻技術(shù)，與有線網(wǎng)絡(luò)的用途十分類似，最大的不同在于傳輸媒介的不同，利用無線電技術(shù)取代網(wǎng)線，可以和有線網(wǎng)絡(luò)互為備份 [6]。信息服務(wù)內(nèi)容包括：健康、烹飪、交通信息、生活常識、嬰幼兒哺育、兒童教育、日常購物、社區(qū)信息、家居控制專家等等，智能家居已不僅僅是面向控制的系統(tǒng)而是信息服務(wù)與控制有機結(jié)合的系統(tǒng)。同時，可以記錄各子系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)、為系統(tǒng)運行優(yōu)化、自學(xué)習提供依據(jù)。同時，它還具有網(wǎng)關(guān)的功能，通過交互平臺，能與廣域網(wǎng)連接，實現(xiàn)遠程控制、遠程管理。智能家居交互平臺是一個具有交互能力平臺，并且通過平臺能夠把各種不同的系統(tǒng)、協(xié)議、信息、內(nèi)容、控制在不同的子系統(tǒng)中進行交互、交換 [4]。 智能家居系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展新趨勢 隨著智能家居的迅猛發(fā)展，越來越多的家居開始引進智能化系統(tǒng)和設(shè)備。隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起， ZigBee 又獲得了新的應(yīng)用機會。 1979 年，美國的斯坦福研究所提出了將家電及電氣設(shè)備的控制線集成在一起的家庭總線（ HOMEBUS），并成立了相應(yīng)的研究會進行研究， 1983 年美國電子工業(yè)協(xié)會組織專門機構(gòu)開始制定家庭電氣設(shè)計標準，并于 1988 年編制了第一個適用于家庭住宅的電氣設(shè)計標準，即：《家庭自動化系統(tǒng)與通訊標準》，也有稱之為家庭總線系統(tǒng)標準 (HBS， Home Bus System)。 智能家居系統(tǒng)的起源和發(fā)展 20 世紀 80 年代初，隨著大量采用電子技術(shù)的家用電器面市，住宅電子化（ HE，Home Electronics）出現(xiàn)。其中，智能家居（中央）控制管理系統(tǒng)、家居照明控制系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)是必備系統(tǒng)，家 4 居布線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、家庭影院與多媒體系統(tǒng)、家庭環(huán)境控制系統(tǒng)為可選系統(tǒng)。音視頻技術(shù)是實現(xiàn)家庭環(huán)境舒適性、藝術(shù)性的重要技術(shù)，體現(xiàn)在音視頻集中分配、背景音樂、家庭影院等方面，已 經(jīng)引起了許多國家學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視 ，被認為是對 21 世界產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一 [2]。 智能家居是一個居住環(huán)境，是以住宅為平臺安裝有智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境，實施智能家居系統(tǒng)的過程就稱為智能家居集成。利用 CC2430 的 ZigBee模塊與各種傳感器設(shè)計了一種低成本、高靈活性、通用的 ZigBee 無線智能家居網(wǎng)絡(luò)控制，并最后完成了實現(xiàn)。 1 Hefei University 畢業(yè)論文（設(shè)計） B A C HE L OR D I SSE RTAT I ON 論文題目： 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計 （硬件部分） 學(xué)位類別： 工 學(xué) 學(xué) 士 學(xué)科專業(yè)： 電 氣 自 動 化 2 基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計（硬件部分） 中文摘要 隨著電子信息技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)家庭信息化、網(wǎng)絡(luò)化是當 今智能家居系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢。 本文針對智能家居網(wǎng)絡(luò)特點通過對智能家居網(wǎng)絡(luò)分析、對比和研究，采用星狀網(wǎng)絡(luò)組建智能家居網(wǎng)絡(luò)，對智能家居網(wǎng)絡(luò)進行了設(shè)計與實現(xiàn)。 關(guān)鍵詞： ZigBee；智能家居；無線網(wǎng)絡(luò)； CC2430 Design of smart home system based on wireless sensor work(hardware) Abstract With the development of electronic information technology and puter work technology， there is the new trend of the development of smart home system to realize the home informatization， and working． Smart home system can provide more relaxed， orderly， efficient modern way of life， is the inevitable trend of the development of future residential pattern． Therefore， smart home system has gradually bee a new research field． Pointing to these features of smart home system， in these paper， a method of adopting star work to establish smart home intra by analyzing， paring，researching the smart home work is given． The smart home wort is designed and realized， and a kind of lowcost， highflexibility， conventional wireless intelligent wort controller is acplished by using CC2430 ZigBee module and other sensors． As follows： build wireless sensor works based on Zigbee technology， research munication mechanism for wireless sensor works. And hardware design of microprocessor control module, munication module, detection module， and so on. KEY WORD： ZigBee； smart home； wireless work； CC2430 3 目 錄 第一章 前言 智能家居簡介 智能家 居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能家居 系統(tǒng)設(shè)計方案安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境 [1]。自動控制技術(shù)是智能家居系統(tǒng)中必不可少的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在智能家居控制中心、家居設(shè)備自動控制模塊中，對于家庭能源的科學(xué)管理、家庭設(shè)備的日程管理都有十分重要的作用。 智能家居系統(tǒng)組成 智能家居系統(tǒng)包含的主要子系統(tǒng)有：家居布 線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能家居（中央）控制管理系統(tǒng)、家居照明控制系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)（如 TVC平板音響）、家庭影院與、多媒體系統(tǒng)、家庭環(huán)境控制系統(tǒng)等八大系統(tǒng)。 家庭安防系統(tǒng) 家庭安防系統(tǒng)包括如下幾個方面的內(nèi)容：門磁開關(guān)、緊急求助、煙霧檢測報警、燃氣泄露報警、碎玻探測報警、紅外微波探測報警等。智能家居概念的起源甚早，但一直未有具體的建筑案例出現(xiàn)，直到 1984 年美國聯(lián)合科技公司（ United Techno1ogies Building System）將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州（ Conicut)哈特佛市（ Hartford）的 CityPlaceBuilding 時，才出現(xiàn)了首棟的“智 能型建筑” ,從此也揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕。 ZigBee 最初預(yù)計的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括消費電子、能源管理、衛(wèi)生保健、家庭自動化、建筑自動化和工業(yè)自動化。目前來看，物聯(lián)網(wǎng)和 ZigBee 技術(shù)在智能家居、工業(yè)監(jiān)測和健康保健等方面的應(yīng)用有很大的融合性。在此情形之下，從產(chǎn)品（系統(tǒng)）的技術(shù)角度上看什么才是解決這個難題的方法？據(jù)市場調(diào)研顯示，只有智能家居交互平臺才是最好的手段之一。 不同品牌的產(chǎn)品、不同的控制傳輸協(xié)議能通過這個平臺進行交互 由于有了交互平臺，不同子系統(tǒng)在交戶平臺的統(tǒng)一管理下，可以協(xié)同工作和運行數(shù)據(jù)額交換、共享，給用戶最大限度的選擇權(quán)，充分體現(xiàn)智能家居的個性化。 智能終端（觸摸屏）僅做為各子系統(tǒng)的顯示、操作界面 整個系統(tǒng)在平臺的控制、管理下運行，智能終端（觸摸屏）僅做為各子系統(tǒng)的顯示、操作界面，多智能終 端配置容易可行。在現(xiàn)代的智能家居系統(tǒng)中，信息服務(wù)是非常重要的不可或缺的部分，有了信息服務(wù)，它給智能家居更多的“智慧”、給我們的生活提供更多的信息和 資訊、給智能家