【正文】 ss Design amp。本設(shè)計(jì)僅做到了一些基礎(chǔ)性的工作。 經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，電燈的照此方法控制其開(kāi)關(guān)是可行的。然后我們通過(guò)函數(shù)端口 發(fā)送函數(shù) (ColeVariant(m_Array)) 將m_Array 發(fā)送給協(xié)調(diào)器。S39。 } 說(shuō)明 :SetCommPort() 函 數(shù) 設(shè) 置 了 上 位 機(jī) 的 端 口 號(hào)， (115200,n,8,1)。通信層負(fù)責(zé)將應(yīng)用層傳遞過(guò)來(lái)的配置無(wú)誤的發(fā)送到下位機(jī)設(shè)備，并接收下位機(jī)上傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，返回到應(yīng)用層。 模塊功能 的實(shí)現(xiàn) (1)顯示模塊 顯示模塊接收各種數(shù)據(jù)并且能將數(shù)據(jù)直觀向用戶展現(xiàn)出來(lái)電燈的工作狀態(tài)，本設(shè)計(jì)中采用了提示框顯示方式，提示框顯示內(nèi)容具有較強(qiáng)的典型性，更加容易讓用戶察覺(jué)，而一般使用的在編輯框中顯示則不具有這一特點(diǎn)。 } } 說(shuō)明：在本設(shè)計(jì)中當(dāng)我們接收到從協(xié)調(diào)器發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)（根據(jù)協(xié)調(diào)器那邊的設(shè)置傳送來(lái)的數(shù)據(jù)有三個(gè)），我們根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)判斷當(dāng)前的任務(wù)，當(dāng)終端接收到數(shù)據(jù)后通過(guò)終端節(jié)點(diǎn)主芯片 CC2530的 。S39。其流程如圖 43所示： 初 始 化 硬 件初 始 化 軟 件開(kāi) 始網(wǎng) 絡(luò) 建 立 成 功事 件 是 否 處 理休 眠處 理 事 件輪 詢中 斷YYNN 圖 43 終端節(jié)點(diǎn)工作流程圖 接收函數(shù)： void SampleApp_MessageMSGCB( afIningMSGPacket_t *pkt ) { uint16 flashTime。 osal_msg_deallocate( (uint8 *)pMsg )。 } if(flag==1) { pMsg = (mtOSALSerialData_t *)osal_msg_allocate( sizeof ( mtOSALSerialData_t ) + j + 1 )。 [13] 完成串口初始化后協(xié)調(diào)器就可以與上位機(jī)進(jìn)行通信。接著協(xié)調(diào)器通過(guò)無(wú)線電的形式把命令再一次發(fā)送出去，發(fā)送內(nèi)容中不再包含串口命令中的“幀頭”、“幀尾”和“目的地址”，只剩下了核心部分 ——命令。 HOT 端口與220V 電路的火線相連，而 GROUND 端口則與另一根地線相連，用光電耦合器MOC3021 作為晶閘管的驅(qū)動(dòng)器，當(dāng) 1 引腳為低電平時(shí)， MOC3021 內(nèi)部雙向晶閘管導(dǎo)通，觸發(fā)外部晶閘管導(dǎo)通，然后整個(gè)電路導(dǎo)通，燈點(diǎn)亮；當(dāng) 1 引腳為高電平時(shí)，MOC3021 內(nèi)部雙向晶閘管斷開(kāi)，從而觸發(fā)外部晶閘管也斷開(kāi)，電路斷開(kāi)，燈熄滅。 SN65C3243 支持 ~ 電壓供電，休眠電流僅為 1，而且?guī)ъo電保護(hù) [13]。只要極少數(shù)的外圍元器件就能完成一個(gè)典型的應(yīng)用設(shè)計(jì)，由此降低了整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的成本。當(dāng)器件的陽(yáng)極上加正電位時(shí) (若控制極不接任何電壓 )，在一定的電壓范圍內(nèi)，器件仍處于阻抗很高的關(guān)閉狀態(tài)。擁有龐大的快閃記憶體多達(dá) 256 個(gè)字節(jié)， CC2530 是理想的 ZigBee專業(yè)應(yīng)用芯片。如果要廣播一個(gè)消息至所有應(yīng)用對(duì)象，那么它的端點(diǎn)地址必須設(shè)置為 255。跟低層協(xié)議相似，應(yīng)用支持子層支持兩種服務(wù)：數(shù)據(jù)和管理。 上 層 實(shí) 體M A C 通 用 部 分 子 層M A C 管 理 層 實(shí) 體（ M L M E ）M A C P I B物 理 層M L M E S A PM C P S S A PP D S A P P L M E S A P 圖 25 MAC 層結(jié)構(gòu)模型 網(wǎng)絡(luò)層 NWK 由 ZigBee 協(xié)議棧架構(gòu)可知，網(wǎng)絡(luò)層是 ZigBee 聯(lián)盟定義的協(xié)議層。在通信中，如果使用擴(kuò)展地址可以唯一區(qū)分不同的設(shè)備，但相對(duì)最大凈荷只有 127 字節(jié)的物理層幀來(lái)說(shuō)開(kāi)銷比較大。 ZigBee 協(xié)議棧采用一問(wèn)一答的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)物理幀的空間傳送。 物理層 PHY 物理層處于 ZigBee 協(xié)議棧的最底層，由 IEEE 規(guī)范定義。可以把上層協(xié)議看成下層協(xié)議的上司，下層協(xié)議在上層協(xié)議的命令下展開(kāi)工作。 8 (3) 時(shí)延短 : 通信時(shí)延和從 休眠狀態(tài) 激活的時(shí)延都非常短，典型的搜索設(shè)備時(shí)延30ms,休眠激活的時(shí)延是 15ms, 活動(dòng)設(shè)備信道接入的時(shí)延為 15ms。ZigBee 數(shù)傳模塊類似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò) 基站 。 (2)上位機(jī)的功能：此軟件實(shí)時(shí)監(jiān)視電燈的工作狀況，并且可以控制電燈的亮滅。下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計(jì)算機(jī)，一般是 PLC/單片機(jī)之類的。 6 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 智能家居控制系統(tǒng) (smarthome control systems,簡(jiǎn)稱 SCS)，是以住宅為平臺(tái)，家居電器及家電設(shè)備為主要控制對(duì)象，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施進(jìn)行高效集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的控制管理系統(tǒng)，提升家居智能、安全、便利、舒適，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的綜合 智能家居網(wǎng) 絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái) 。系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)具備以下功能： (1)系統(tǒng)能保證實(shí)時(shí)的對(duì)家庭電器工作情況進(jìn)行采集和反饋。 隨著科技的不斷進(jìn)步，智能家居系統(tǒng)的出現(xiàn)悄悄的改變著人們的生活方式，智能家居系統(tǒng)為人們提供一個(gè)舒適、安全、方便和高效的生活環(huán)境。自動(dòng)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(dòng)控制模塊中，對(duì)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。 20xx 年 2 月 17 日，中國(guó)政府網(wǎng)公布《國(guó)務(wù)院關(guān)于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》中提到到 20xx 年的近期發(fā)展目標(biāo)：“在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、節(jié)能環(huán)保、商貿(mào)流通、交通能源、公共安全、社會(huì)事業(yè)、城市管理、安全生產(chǎn)、國(guó)防建設(shè)等 領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)物聯(lián)網(wǎng) 3 試點(diǎn)示范應(yīng)用，突出一批核心技術(shù)，初步形成物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)體系?？梢钥隙ǖ氖俏磥?lái)中國(guó)的智能家居行業(yè)必將高速發(fā)展，大約有一半的人家講享受到智能化的生活，人們的生活質(zhì)量將會(huì)進(jìn)一步提高 [3]。 總的說(shuō)來(lái)，目前智能家居處于蓬勃發(fā)展期，多樣化的產(chǎn)品滿足了人們的大部分需 2 求，提高了人們的生活品質(zhì)，但是還存在一些 不足，羅列如下： (1) 缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)?；裟犴f爾的智能家居產(chǎn)品比較齊全，它以智能家居中央控制系統(tǒng)為核心，結(jié)合智能燈光系統(tǒng)、空調(diào)與地暖控制系統(tǒng)、安全防盜報(bào)警系統(tǒng)等為用戶提供一個(gè)安全、舒適、便捷的家居環(huán)境。 本系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制家用電器工作狀態(tài)，并提供了人性化界面操作，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和可靠性。本系統(tǒng)通過(guò)串口將上位機(jī)與ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器連接起來(lái)，上位機(jī)采集用戶操作信息，并通過(guò)串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器收到數(shù)據(jù)后通過(guò)無(wú)線發(fā)送方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到終端節(jié)點(diǎn)，并根據(jù)數(shù)據(jù)控制電燈電路。占領(lǐng)市場(chǎng)份額較大的有霍尼韋爾（ Honeywell）、 Control快思聰 (CRESTRON)等知名公司，都成功的推出過(guò)自己的智能家居系統(tǒng)案例。如英諾維科技設(shè)備有限的感應(yīng)式（ RF/M1/ID）智能門鎖，它采用無(wú)線 RF 感應(yīng)技術(shù)，并根據(jù)需要設(shè)置多級(jí)權(quán)限，實(shí)現(xiàn)酒店、辦公大樓等安全出入的統(tǒng)一管理；天敏科技公司的 DVR4000HS 四路嵌入式硬盤錄像機(jī)，采 用了嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)，結(jié)合視音頻壓縮 /解壓縮、大容量硬盤記錄、 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，即可以單獨(dú)工作，也可以與外網(wǎng)連接組成一個(gè)覆蓋面更大的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，非常適合金融、司法、家居、醫(yī)療等領(lǐng)域的安全防范；天津朗瑞智能家居系統(tǒng)采用 X10 電力載波通信技術(shù)，安裝簡(jiǎn)單，操作方便，采用中央控制系統(tǒng)將家居的照明系統(tǒng)、空調(diào)地?zé)嵯到y(tǒng)、安防系統(tǒng)等結(jié)合在一起提供一個(gè)更加舒適、安全、便捷和節(jié)能家居環(huán)境 [1]。 《 20xx2017 年中國(guó)智能家居行業(yè)分析與前景預(yù)測(cè)報(bào)告》介紹智能家居產(chǎn)業(yè)相關(guān)概述、國(guó)內(nèi)外智能家居產(chǎn)業(yè)整體運(yùn)行態(tài)勢(shì)等，智能家居集成市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顩r，智能家居集成市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)、物聯(lián)網(wǎng)與智能家居集成應(yīng)用發(fā)展?！秶?guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃（ 20xx2020 年）》和“新一代寬帶移動(dòng)無(wú)線通信網(wǎng)”重大專項(xiàng)中均將物聯(lián)網(wǎng)列入重點(diǎn)研究領(lǐng)悟。安全防范技術(shù)是智能家居系統(tǒng)中必不可少的技術(shù)，在小區(qū)及戶內(nèi)可視對(duì)講、家庭監(jiān)控、家庭防盜報(bào)警、與家庭有關(guān)的小區(qū)一卡通等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。 社會(huì)效應(yīng)需求分析 在傳統(tǒng)生活中，當(dāng)家庭成員外出后，對(duì)家庭的各種電器的工作狀態(tài)無(wú)法了解更談不上控制了，而往往會(huì)造成不可預(yù)料的后果，據(jù)報(bào)道某戶人家在用電磁爐燒水因?yàn)橥獬鰺o(wú)人監(jiān)管最后造成了房間起火使得家中東西全被燒盡。 系統(tǒng)軟件需求分析 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與 硬件 設(shè)計(jì)相聯(lián)系，軟件系統(tǒng)主要包括：上位機(jī)顯示界面程序設(shè) 5 計(jì)，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)，家庭控制中心節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)電路控制系統(tǒng) 芯片只能傳輸出低電壓，如何用低電壓控制 220V 的電壓，本設(shè)計(jì)采用了可控硅設(shè)計(jì)電路，當(dāng)終端接收到命令后通過(guò)家庭中心節(jié)點(diǎn)對(duì) CC2450 的 口的電平變化實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的閉合和斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電燈亮滅控制。 系統(tǒng)各部分關(guān)鍵技術(shù) 上位機(jī) 上位機(jī)是指可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般是 PC，屏幕上顯示各種信號(hào)變化（液壓，水位，溫度等）。實(shí)際應(yīng)用時(shí)是放置在實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)上，供監(jiān)控者使用。 簡(jiǎn)單的說(shuō)， ZigBee 是一種高可靠的 無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于 CDMA 和 GSM 網(wǎng)絡(luò)。低成本對(duì)于 ZigBee 也是一個(gè)關(guān)鍵的因素。 ZigBee 協(xié)議棧 本設(shè)計(jì)采用的是 ZigBeePro/20xx 協(xié)議規(guī)范 [10]，其協(xié)議棧架構(gòu)如圖 23 所示 應(yīng) 應(yīng) 應(yīng) 應(yīng) 應(yīng)應(yīng) 應(yīng) 應(yīng) 應(yīng) 應(yīng) 應(yīng) 應(yīng) A P S 應(yīng)應(yīng) 應(yīng) 應(yīng) 應(yīng) N W K 應(yīng)8 0 5 .4 P H Y 應(yīng) M A C 應(yīng)應(yīng) 應(yīng) 應(yīng) 應(yīng) 應(yīng)應(yīng) 應(yīng)應(yīng) 應(yīng)應(yīng) 圖 23 ZigBee 體系結(jié)構(gòu) 協(xié)議棧中的每一層都對(duì)上層協(xié)議一無(wú)所知。例如，所有的進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體服務(wù)接入點(diǎn)（ NLDESAP）。 上 層 實(shí) 體物 理 層（P H Y）物 理 管 理 層 實(shí) 體（ P M L E ）P H Y P I B射 頻 硬 件P D S A PR F S A PP L M E S A P 圖 24 物理層結(jié)構(gòu)模塊 物理層的主要功能是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)物理無(wú)線設(shè)備之間的數(shù)據(jù)收發(fā)。而擴(kuò)展地址一般是出廠時(shí)就已經(jīng)固化的長(zhǎng)期地址，長(zhǎng)度為 64 個(gè)比特。具體 MAC 結(jié)構(gòu)模型如圖 25 所示 。 端 口 2 4 0A P D E S A P端 口 1A P D E S A P應(yīng) 用 對(duì) 象 2 4 0 應(yīng) 用 對(duì) 象 1應(yīng) 用 層 數(shù) 據(jù) 實(shí) 體. . .應(yīng) 用 支 持 子 層應(yīng) 用 支 持 子 層 管 理 實(shí) 體 （ A P S M E ）A P S I BZ i B e e 設(shè) 備 對(duì) 象（ Z D O ）Z D O 管 理 平 臺(tái)Z D O 公共 接 口Z D O 公共 接口 11 圖 27 應(yīng)用層結(jié)構(gòu)框圖 應(yīng)用 支持子層（ APS）在網(wǎng)絡(luò)層（ NWK）和應(yīng)用層之間提供了一個(gè)接口。端點(diǎn)地址 0 為 ZDO 保留。 ZigBee 新一代 SOC 芯片 CC2530 是真正的片上系統(tǒng)解決方案，支持 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)器件的陽(yáng)極接負(fù)電位 (相對(duì)陰極而言 )時(shí)，從符號(hào)圖上可以看出 PN 結(jié)處于反向，具有類似二極管的 反向特性?？紤]到每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的成本、功能的復(fù)雜程度以及設(shè)計(jì)的難度，本系統(tǒng)選擇了 TI 公司最新的 CC2530 作為本設(shè)計(jì)的主芯片。本設(shè)計(jì)采用德州儀器公司的 SN65C3243邏輯電平轉(zhuǎn)換芯片。 圖 34 供電電路 電路控制模塊 電路控制模塊采用雙向可控硅調(diào)光電路，電路設(shè)計(jì)如圖 35 所示。首先判斷是不是接收到了串口命令，如果確實(shí)收到了串口命令，則解析串口命令：讀取串口命令中第一至第四字節(jié)“目的地址”段，并轉(zhuǎn)換為可用于 ZigBee 無(wú)線通信的 16 位（兩個(gè)字節(jié)）的短地址。 endif 首先定義了 ZTOOL_P1，故協(xié)議棧數(shù)據(jù)處理的函數(shù) MT_UartProcessZToolData，把串口發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行打包，校驗(yàn)，生成一個(gè)消息，發(fā)給處理數(shù)據(jù)包的任務(wù)。 flag=1。 osal_msg_send( App_TaskID, (byte *)pMsg )。 ZigBee終端節(jié)點(diǎn)工作流程包括初始化硬件、協(xié)議棧，建立網(wǎng)絡(luò)．事件處理，休眠 [14]。 if(set[0]==39。 break。圖片可以通過(guò)位圖插入到工程中，需要注意的是 只能顯示位圖而其他的圖片則不可用。第二層：通訊層。 } else { MessageBox(串口被占用 ,提示 )。 (0,39。 說(shuō)明：首先創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)數(shù)組 m_Array, (3)是設(shè)置數(shù)組 m_Array的大小為 3； (a,b)函數(shù)的作用就是將 b 值賦值給 m_Array[a]，所以 a 的值必須小于我們?cè)O(shè)置的數(shù)組大小否則數(shù)據(jù)則只能傳輸 3 位而后面的數(shù)據(jù)將會(huì)被舍棄。 圖 53 系統(tǒng)總體測(cè)試 當(dāng)按下開(kāi)按鈕后電燈就亮了按下關(guān)按鈕后燈就熄滅了，但是有一定的延遲，這是由于無(wú)線傳輸信號(hào)需要一定的時(shí)間。 在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)下，智能家庭的發(fā)展也在不斷飛越。 Development. echnology[J].IEEE