【正文】 .......................... 1 本文研究的內(nèi)容 ............................................................................................................ 1 本論文的組織結(jié) 構(gòu) ........................................................................................................ 2 2 智能家居概述 .......................................................................................................................... 3 智能家居的定義 ............................................................................................................ 3 智能家居的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ........................................................................................ 3 智能家居網(wǎng)絡(luò)選擇 ........................................................................................................ 4 本章小結(jié) ........................................................................................................................ 8 3 Zigbee 技術(shù)研究 ...................................................................................................................... 9 Zigbee 技術(shù)的起源及特點(diǎn) ............................................................................................ 9 Zigbee 協(xié)議概況和體系結(jié)構(gòu) ...................................................................................... 10 Zigbee 物理層協(xié)議規(guī)范 .............................................................................................. 11 Zigbee MAC 層協(xié)議規(guī)范 ............................................................................................ 12 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層 .............................................................................................. 12 本章小結(jié) ...................................................................................................................... 13 4 基于 Zigbee 的智能家居無(wú)線網(wǎng)絡(luò)研究 ............................................................................... 14 總體設(shè)計(jì)方案 .............................................................................................................. 14 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) .................................................................................................. 16 基于 Zigbee 的智能家居網(wǎng)絡(luò)的組建 ......................................................................... 18 本章小結(jié) ...................................................................................................................... 20 5 基于 Zigbee 智能家居網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)計(jì) ............................................................................... 21 硬件總體設(shè)計(jì) .............................................................................................................. 21 處理器 .......................................................................................................................... 21 Zigbee 無(wú)線收發(fā)模塊 .................................................................................................. 22 GPRS 電路實(shí)現(xiàn) ........................................................................................................... 23 本章小結(jié) ...................................................................................................................... 25 6 智能家居網(wǎng)絡(luò)控制器的軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................ 26 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 26 中斷和初始化程序設(shè)計(jì) .............................................................................................. 27 信息處理程序設(shè)計(jì) ...................................................................................................... 27 本章小結(jié) ...................................................................................................................... 28 結(jié) 論 .......................................................................................................................................... 29 致 謝 .......................................................................................................................................... 30 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................................ 31 1 1 引言 本課題研究的目地和意義 科技改變生活 。因此，智能家居系統(tǒng)逐漸成為一個(gè)新興的研究領(lǐng)域。 隨后探討了 一種采用 Zigbee無(wú)線通信技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。 舒適的家庭居住環(huán)境是人們對(duì)生活的不斷追求 。 ，采用單片機(jī) PICl8F4620和無(wú)線射頻芯片CC2480完成了節(jié)點(diǎn)設(shè)備的硬件實(shí)現(xiàn)。 其是以住宅為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。由于這些研究都是各國(guó)獨(dú)立進(jìn)行，并具有不同的目標(biāo)和市場(chǎng)戰(zhàn)略，因此并沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。如何建立一個(gè)高效率、低成本的智能家居系統(tǒng)已成為當(dāng)前社會(huì) 的 一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。有線網(wǎng)的傳輸介質(zhì)主要有以下幾種： （ 以太網(wǎng) 線 ） 這種連接建立在 。雖然這一技術(shù)充分利用了現(xiàn) 有的資源，但是線路在靈活性和帶寬方面的限制阻礙了它的進(jìn)一步推廣。近幾年，多家著名 IT企業(yè)共同合作，推出一個(gè)名為 “ 無(wú)線家居 ” 的最新家居理念。藍(lán)牙技術(shù)采用跳頻技術(shù)，工作于 ISM波段。雖然在數(shù)據(jù)安全性方面比藍(lán)牙技術(shù)要差一些， 但在電波的覆蓋范圍方面卻略勝一籌，可達(dá) 100m左右。雖然紅外技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中已形成趨勢(shì)，但由于其傳輸距離有限．傳輸方向性強(qiáng)等缺點(diǎn)，在應(yīng)用范圍上受到了一定程度的限制。 9 3 Zigbee 技術(shù)研究 Zigbee 技術(shù)的起源及特點(diǎn) Zigbee是一種新興的短距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。到目前為止，除了Invensys、三菱電子、摩托羅拉和飛利浦等國(guó)際知名的大公司外，該聯(lián)盟大約已有 150家成員企業(yè)，并在迅速發(fā)展壯大。 3個(gè)工作頻帶： ， 915MHz， 868MHz。 16位 CRC值驗(yàn)證幀的完整性。 Zigbee技術(shù)是一種可靠性高、功耗低的無(wú)線通信技術(shù)，在 Zigbee技術(shù)中，其體系結(jié)構(gòu)通常由層來(lái)量化它的各個(gè)簡(jiǎn)化標(biāo)準(zhǔn)。通常 Zigbee不能同時(shí)兼容這 3個(gè)工作頻段，我國(guó)規(guī)定 Zigbee的使用頻段為，發(fā)射功率范圍為 0至 +10dBm 在 ，規(guī)定了 250kbps，它采用 16相位準(zhǔn)正交調(diào)制技術(shù)。其中，信標(biāo)幀一般由網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器發(fā)送，用于回送設(shè)備發(fā)起的信標(biāo)請(qǐng)求命令；數(shù)據(jù)幀用于在兩個(gè)對(duì)等的 MAC層傳遞數(shù)據(jù)；確認(rèn)幀用于對(duì)要求確認(rèn)的幀進(jìn)行回送確認(rèn)；MAC命令幀用于在對(duì)等 MAC層執(zhí)行 MAC命令動(dòng)作。其中， APS提供了這樣的接口：在 網(wǎng)絡(luò) 層和 應(yīng)用 層之間，從 ZDO到供應(yīng)商的應(yīng)用對(duì)象的通用服務(wù)集。在有線方式中，各傳感器和控制器的連接通過(guò)總線，它的優(yōu)點(diǎn)是可以簡(jiǎn)化各功能單元的設(shè)計(jì)，缺點(diǎn)就是布線多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也存在總線協(xié)議設(shè)計(jì)選擇的 問(wèn) 題。 系統(tǒng)工作流程如下：首先智能家居網(wǎng)絡(luò)控制器 （ 主節(jié)點(diǎn) ） 建立 Zigbee智能網(wǎng) 絡(luò)，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制器 （ 分節(jié)點(diǎn) ） 隨后加入該網(wǎng)絡(luò)，他們共同組成一個(gè)簇狀的 Zigbee無(wú)線家居網(wǎng)絡(luò)。信號(hào)的傳輸速率可以比較低，一般在數(shù) 10Kbps就可滿(mǎn)足要求，但是信息傳輸?shù)目煽啃砸蟊容^高。由于這兩種設(shè)備的獨(dú)特 性質(zhì)，在組建一個(gè) Zigbee網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候就出現(xiàn)了三種設(shè)備角色：網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器 (由一個(gè) FFD組成 )、路由器 (由一個(gè) FFD組成 )和終端設(shè)備 (由一個(gè) FFD或 RFD組成 )。所有星型網(wǎng)絡(luò)的操作獨(dú)立于當(dāng)前其他星型網(wǎng)絡(luò)的操作，這就說(shuō)明了在星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)唯一的 PAN主協(xié)調(diào)器，通過(guò)選擇一個(gè) PAN標(biāo)識(shí)符確保網(wǎng)絡(luò)的唯一性， 因此在星型網(wǎng)絡(luò)的形成過(guò)程中，第一步就是建立網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。任意一個(gè) FFD都可以充當(dāng) RFD協(xié)調(diào)器或者網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，為其他設(shè)備提供同步信息。但是，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，相比之下價(jià)格昂貴，并且由于可通信節(jié)點(diǎn)過(guò)多，容易產(chǎn)生信道沖突，會(huì)增加消息 傳遞的延遲和通信開(kāi)銷(xiāo)。當(dāng)路由器下層的家居設(shè)備想加入該網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將自身信息 （如 由 IEEE分配的 64位全球唯一標(biāo)識(shí)符等 ） 發(fā)送給路由器，再由路由器將此 信息轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器。PICl8 MCU采用先進(jìn)的 RISC架構(gòu)，支持 FLASH和 OTP器件。同時(shí)具有 3986B的 RAM，