【正文】 層C C 2 5 3 0串 口 通 信 20 圖 45 軟件結構 上位機系統(tǒng)從結構層次上來分，可分為兩層如圖 45 所示：第一層：應用層。// (115200,n,8,1)。 ()。 21 (2,1)。打開串口助手設置好參數（波特率115200bps，端口分別選擇 COM2,COM3）然后通過串口調試工具向對方發(fā)送數據，如上圖所示能夠成功收到信息，即 ZigBee 無線網絡搭建成功。 整個設計包括以下幾項工作： (1) 了解物聯網、智能家居等相關技術及發(fā)展狀況 (2) 實現 ZigBee 燈光控制節(jié)點。 24 致 謝 25 參考文獻 [1]候冉冉，張亮 .關于智能家居系統(tǒng)的探討 [J].住宅智能化與節(jié)能， 20xx,4(2):37 [2]陳云，張華，張益平 .關于我國物聯網產業(yè)發(fā)展的思考與建議 [J].科技管理研究， 20xx， 11： 103106. [3]劉海亮，曹家年，郭逢麗 .嵌入式智能家居安防系統(tǒng)的研究與實現 [J].應用科技， 38(2):6166 [4]劉臺，崔莉，陳海明 .物聯網關鍵技術與應用 [J].計算機科學， 20xx， 6： 110. [5]劉麗娜 .物聯網引領智能家居新生活 [J].智能建筑與城市信息， 20xx， 2： 2125. [6]李平，涂 奎，馮佳琦 .基于物聯網的平安家居服務系統(tǒng) [J].電信技術 .20xx， 2： 7375. [7]孫鑫 , 余安萍 .VC++深入詳解 .電子工業(yè)出版社， [8]李文仲，段朝玉等 .ZigBee 無線網絡技術 [M].北京航空航天大學出版社， 20xx： 8100. 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[12]佟為明 ， 翟國富 等低壓電器繼電器及其控制系統(tǒng) . 哈爾濱工業(yè)大學出版社， 20xx [13] Zhiqin LIU， Xiufeng JIANG， Haihao WANG， Kai ZHANG， An online Monitor System on ffgases of Vehicles with WSN39。還有更多的工作需要進一步完善： (1) 接入更多的設備，控制更加復雜的電器，如空調、電視等具有較多的控制狀態(tài)。當然，本設計實驗中也存在一些不可避免的問題，如線路等均是手工焊接，由于硬件電路鏈接不好，使其不穩(wěn)定。由于 Setoutput 函數的參數為 VARIANT 型，必須強制轉換后才能發(fā)送將這個值發(fā)送給協調器。)。設置了波特率 115200,8 位有效數字并且有 1 位校驗位。 串口初始化函數： if(!()) { (4)。 (2)串口通信功能實現模塊 該模塊工作在通訊層，主要負責下行數據的發(fā)送，上行數據的接收等工作，在頁面布局中插入的 MSComm 控件，通過初始化它的波特率和端口號并且 上位機和協調器的波特率和端口號要完全一致，這樣他們就能夠建立通道進行數據發(fā)送。 上位機設計 界面設計 根據實際生活中對家用電器（電燈）的實際操作上位機設置了以下幾個按鈕如圖44。) mark=1。 uint8 i,len。 } } 說明：由于上位機一次發(fā)送過來的數據的多位的，在本設計中一次傳輸有三個數據，所以使用了循環(huán)接收并且將數據保存在 pMsg 指針下，然后通過發(fā)送函數將數據發(fā)送給終端節(jié)點。 pMsg = CMD_SERIAL_MSG。接收來自上位機的數據 協調器接收上位機傳輸來的數據代碼： void MT_UartProcessZToolData ( uint8 port, uint8 event ) { uint8 flag=0,i,j=0。如果沒有接收到串口命令則直接進入接收節(jié)點命令反饋過程。 圖 35 控制電路設計圖 15 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計與實現 ZigBee 網絡 軟件設計 系統(tǒng)通過兩塊 CC2530 芯片分別作為協調器和家庭終端組建了 ZigBee 網絡，上位機負責采集用戶的數據，然后通過串口傳輸方式將數據傳輸到協調器，協調器接收到數據后進行打包然后發(fā)送到家庭控制中心，并根據得到的數據控制可控硅電路從而實現對電燈的控制。 PC 機通過串口通信接口與協調器相連接，串口轉換電路如圖 33 所示。如圖 31 就是本文節(jié)點硬件的總設計方案。但當正電壓大于某個電壓 (稱為轉折電壓 )時，器件迅速轉變到低阻通導狀態(tài)。 CC2530 結合了一個完全集成的，高性能的 RF 收發(fā)器與一個 8051 微處理器， 8 kB 的 RAM， 32/64/128/256 KB 閃存，以及其他強大 的支持功能和外設 [10]。端點編址允許多個設備共享一個無線電收發(fā)器。應用支持子層數據實體（ APSDE）通過 APSDE 訪問服務接口（ SAP）提供數據服務；應用支持子層管理實體（ APSME）通過 APSMESAP 體現管理能力。在邏輯上網絡層內部分為網絡層數據實體（ NLDE）和網絡管理實體（ NLME）兩部分，如圖 26 所示。短地址的引出就是為了節(jié)省開銷，但引入了地址沖突的可能。此外還包括對信道能量水平的檢測、空閑信道評估和數據信號質量測量等。 IEEE 規(guī)范定義了三種物理層基帶模式，分別工作在 868 MHz、 915 MHz 和 GHz 頻段，但 ZigBee 協議棧只采用了 GHz 這一頻段一共有 16 個信道，編號“ 11”到“ 26”。在下層的基礎上，上層可以變得越來越 復雜。因此 ZigBee 技術適用于對時延要求苛刻的無線控制 (如工業(yè)控制場合等 )應用。通訊距離從標準的 75m到幾百米、幾公里 ，并且支持無限擴展。 (3)上位機的設計實現：此軟件主要有兩部分組成，數據發(fā)送部分和顯示部分。上位機發(fā)出的命令首先給下位機，下位機再根據此命令解釋成相應時序信號直接控制相應設備。智能家居控制系統(tǒng)是智能家居核心，是智能家居控制功能實現的基礎。 (2)針對 PC 機、協調器節(jié)點和家庭控制中心節(jié)點設計不同的通信方式，軟件的設計要與芯片的硬件參數相匹配。對智能家居產品來 說，最重要的是以實用為核心，摒棄掉那些華而不實，只能充作擺設的功能，產品以實用性、易用性和人性化為主 [5]。音視頻技術是實現家庭環(huán)境舒適性、藝術性的重要技術，體現在音視頻集中分配、背景音樂、家庭影院等方面?！备鶕ξ锫摼W的 3個關鍵細分領域 —傳感器、 RFID、 M2M 的市場發(fā)展數據預測，以傳感感知層對整體物聯網產業(yè)的帶動系數 5 倍計算，中國物聯網產業(yè)的總體規(guī)模預計到 20xx 年將超過一萬億， 2020 年將超過 5 萬億 [3]。 物聯網發(fā)展趨勢 物聯網又名傳感網 ,英文名稱叫“ The Inter of things ” ,是指將各種信息傳感設備與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡，可使所有的物品與網絡連接，方便識別和管理。因為現在國內外關于智能家居內部網絡通信沒有形成統(tǒng)一的標準，這導致了各個商家產品之間很大的兼容性問題，減少了用戶的選擇余地，也給以后的升級換代留下了隱患?；裟犴f爾采用多種組網方式相結合的方式，取長補短，大大提高了智能家居系統(tǒng)的靈活性與穩(wěn)定性。 關鍵字 ： 物聯網 。本設計運用 VB、服務器 (PC 機 )、ZigBee 射頻通信協議、可控硅控制電路等技術，實現了以上位機為控制端，以 ZigBee無線網絡為傳輸橋梁，以 CC2530 板作為家庭控制 中心。經過近 30 年的發(fā)展，國外的只能家居系統(tǒng)相對比較成熟，也有了自己穩(wěn)定的客戶群。從整體上看整個國內智能家居行業(yè)結構比較復雜，有從安防類、傳統(tǒng)家電類和網絡通信類發(fā)展而來的主流廠家，也有專業(yè)從事智能家居的后起之秀。要對整個系統(tǒng)進行有效地日常操作、維護和 必要的設置和修改，如果沒有人性化的操作界面和專業(yè)知識，多數用戶會覺得無從下手。在中國通信業(yè)發(fā)展高層論壇上，王建宙表示：物聯網商機無限，中國移動將以開發(fā)的姿態(tài)與各方竭誠合作。由于智能家居采用的技術標準與協議的不同，大多數智能家居系統(tǒng)都采用綜合布線方式，但少數系統(tǒng)可能并不采用綜合布線技術，如電力載波，不論哪一種情況，都一定有對應的網絡通信技術來完成所需的信號傳輸任務，因此網絡通信技術是智能家居集成中關鍵的技術之一。本設計結合通信、計算機相關軟硬件，從而實現遠程監(jiān)控家用電器工作狀態(tài)。 以上硬件需求分析，是為了能夠提高整個系統(tǒng)的性能指標，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 構建 ZigBee 網絡 數據的有效傳輸是本設計成功的重要保證，現在的智能家居產品多數采用有線形式組建其控制網絡與之相對應的技術有： X10, RS485, RS232， CANBus, CEBus, LonWorks 和 TCP/IP 等，這些方式 有著明顯的缺點：布線復雜，系統(tǒng)安裝、維護成本較高；系統(tǒng)擴展性差，設備的移動、增加 和減少都需要重新布線，而 ZigBee 恰好能客服這些因素，因此本設計采用了 ZigBee 構建傳輸模塊，本設計中 Zigbee 網絡中有一個協調器，一個家庭中心節(jié)點，協調器負責與上位機進行串口通信，并將數據發(fā)送到家庭控制中心，家庭控制中心控制電燈照明模塊。最終實現上位機控制家居（以控制電燈為例）。 數據收發(fā)部分和顯示部分 (1)上位機在系統(tǒng)中的位置：處于網絡層中，與嵌入式網關通過網線相連。在此之前 ZigBee 也被稱為“HomeRF Lite”、 “RF EasyLink”或 “fireFly”無線電 技術，目前統(tǒng)稱為 ZigBee[8]。 (2) 成本低： ZigBee 模塊的 初始成本 在 6 美元左右，估計很快就能降到 —美元 , 并且 ZigBee 協議是免專利費的。 (6) 安全： ZigBee 提供了基于 循環(huán)冗余校驗 (CRC)的數據包完整性檢查功能 ,支持鑒權和認證，采用了 AES128 的 加密算法 ,各個應用可以靈活確定其安全屬性 [9]。和 IEEE 規(guī)范一樣， ZigBee 協議棧的每一層都有兩個服務接入點，分別用于數據和管理 [7]。物理層的結構模型如圖 24 所示。短地址是設備加入 PAN 網絡時，協調器臨時分配的一個地址，長度為 16 個比特。 MAC 管理服務則是通過 MAC 層管理實體服務接入點 (MLMESAP)提供服務。 ZigBee 應用層由三個部分組成，如圖 27 所示：應用支持子層（ APS）、 ZigBee 設備對象（ ZDO）和應用框架。每一個應用都有一個唯一的端點地址（端點 1 至端點 240）。 ZDO 利用原語履行它的職責，通過管理接口 APSMESAP 獲得 APS 的管理實體，應用框架層通過 ZDO 公共接口和 ZDO 聯系在一起?？煽毓璧娜齻€電極分別叫陽極 (A)、陰極 (K)和控制極 (G)。 13 第 3 章 系統(tǒng)硬件電路設計與實現 在本系統(tǒng)中最小的單位是一個個獨立的終端節(jié)點，它除了具有 無線收發(fā)功能外還必須具有一定的運算能力和存儲能力。所以當 CC2530 的 UART 相連于上位機時，它需要一個 RS232 驅動器來轉換電平。協調器采用開關電源供電，終端設備采用干電池供電。其工作流程如圖 42 所示 初 始 化建 立 網 絡向 服 務 器 注 冊傳 送 設 備 狀 態(tài) 數 據接 收 服 務 器 指 令智 能 家 電 控 制開 始 圖 42 ZigBee協調器工作流程圖 協調器在初始化、建立網絡完成之后協調器就進入了工作狀態(tài)。 else = NULL。 j++。i++) { pMsgmsg[i+1] = buf[i]。終端節(jié)點通常都處于休眠狀態(tài)，只有當協調器傳來指令時．它就被激活．對傳來的指令進行相應的處理．處理完后又進入到休眠狀態(tài)。 HalUARTWrite(0,set,len)。 HalLedBlink( HAL_LED_4, 4, 50, (flashTime / 4) )?？梢酝ㄟ^右鍵點擊按鈕在屬性欄中設置它的標題方便用戶認識到按鈕的作用。應用層負責人機交換，響應用戶的各種命令。// MessageBox(串口初始化完畢 ,提示 )。 (3)。 (COleVariant(m_Array))。 系統(tǒng)整體測試 通過以上兩個模塊的測試已經可以確定上位機可以與協調器通過串口傳輸數據，而協調器也能將數據發(fā)送到家庭控制中心節(jié)點，接下來測試能否實現遠程控制電燈。 (3) 分析 ZigBee 網絡體系，組建家庭 ZigBee 網絡。s Design Based on ZigBee Technology[J].IEEE Dependable，Automatic .Secure Computing， 20xx， 10： 758763. [14]team, AIR. Wirele