【正文】 層都基于 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum，直接序列擴頻 )，使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，區(qū)別在于工作頻率、調(diào)制技術、擴頻碼片長度和傳輸速率。 ZigBee 技術最大傳輸距離 150 米，完全滿足家庭網(wǎng)絡需要。 FFD 一般需要功能相對比較強大的 MCU，一般在網(wǎng)絡結構中用作于網(wǎng)絡控制和管理功能。 本章小結 本章首先介紹了關于物聯(lián)網(wǎng)的概念以及技術，指出物聯(lián)網(wǎng)的應用范疇，接著介紹了智能家居的概念和具體實現(xiàn)的功能，提出智能家居使人們的生活更加高效更加人性，更加方便的理念。 目前智能家居系統(tǒng)一般要求有三大功能單元：第一，必須要有一個功能非常強大的智能家庭系統(tǒng)平臺；第二，必須要有一個完整的綜合性的家居布線系統(tǒng)；第三，必須要有家庭內(nèi)部進行控制的互聯(lián)網(wǎng)、連接外網(wǎng)的寬帶互聯(lián)網(wǎng)和家庭內(nèi)部各種家電進行控制的家庭控制網(wǎng)絡這三種網(wǎng)絡支持的系統(tǒng)才能叫做真正的智能家居系統(tǒng) [3]?？蛷d冰箱上的液晶顯示器能列出保存的食物清單，廚房水槽能夠根據(jù)使用者的身高調(diào)節(jié)高度，而排風機會根據(jù)油煙濃度自動開啟。是指利用先進的計算機技術、網(wǎng)絡通信技術、綜合布線技術，將與家居生活有關的各種子系統(tǒng)有機地結合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。 2021 年，在突尼斯舉行的世界電聯(lián)報告中明確提出了 ―物聯(lián)網(wǎng) ‖的概念，國際電信聯(lián)盟 (ITU)發(fā)布了《 ITU互聯(lián)網(wǎng)報告 2021：物聯(lián)網(wǎng)》 [1]。 物聯(lián)網(wǎng)的概念：物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為 ―The Inter of Things‖，簡稱 IOT。研究這項技術的重大意義在于這將使我們周圍的一切物體聯(lián)系到一起，社會變得更加智能，更加方便安全。 by sending and receiving messages. To realize wireless munication in short distance, some equipment are used to form a ZigBee . And tell the details of every module’s function and method to realize. In GPRS software modules, the program is edited by AT instruction and realized the process of sending and receiving messages. The control of household appliances bees true by the single chip. Network topology structure of star is applied in the smart house control system。對于它的研究和開發(fā)，是一項有關自動控制、無線連接、無線通信多學科交叉的研究課題。利用器件組成 ZigBee 網(wǎng)絡實現(xiàn)短距離 的無線網(wǎng)絡通信，并詳細闡述了各硬件模塊的功能和實現(xiàn)方法。 ZigBee。智能家居是一個以住宅為平臺安裝有智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境。 關于物聯(lián)網(wǎng)的定義到現(xiàn)在還沒有一個統(tǒng)一的定義，有一個較為普遍認同的定義是物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別 (RFID)裝置、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等各種信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡 [2]。智能家居的概念早在上世紀80 年代初就已經(jīng)提出，以 “ 住宅電子化 ” 實現(xiàn)，而后又形成了 “ 住宅自動化 ” 的概念，到了 80 年代末，逐步提出了 “ 住宅智能化 ” ，也就是現(xiàn)在所說的智能家居的原型。要完整地理解智能家居，有必要先對幾個智能家居發(fā)展過程中有著重大影響的系統(tǒng)進行介紹。我們可以考慮將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到智能家居的設計中，使我們的家居環(huán)境更加智能化、人性化、高效化。 (3)家電運行時所處環(huán)境有很大差異，對系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性要求較高。 主要適用于自動控制和遠程控制領域，是為了滿足小型廉價設備的無線聯(lián)網(wǎng)和控制而制定的。 PAN 網(wǎng)絡協(xié)調(diào)者除了直接參與應用以外，還要完成成員身份管理、鏈路狀態(tài)信息管理以及分組轉發(fā)等任務。 (1)ZigBee 完整、充分地利用了 定義的功能強大的物理特性的優(yōu)點； 詹旭：基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設計 6 (2)ZigBee 增加了邏輯 網(wǎng)絡 和應用軟件； (3)ZigBee 基于 射頻標準，同時 ZigBee 聯(lián)盟通過與 IEEE 緊密工作來確保一個集成的完整的市場解決方案； (4) (PHY)和媒體訪問控制 (MAC)層標準，而 ZigBee負責網(wǎng)絡層和應用層的開發(fā)。 868MHz是歐洲的 ISM 頻段， 915MHz是美國的 ISM 頻段，這兩個頻段的引入避免了 附近各種無線通信設備的相互干擾。 d)接收信號強度指示的測量 (RSSD)。 (4)MAC 層 為了提高傳輸數(shù)據(jù)的可靠性， ZigBee 的 MAC 采用了時隙化的載波偵聽和沖突避免的信道接入 CSMACA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)算法。只有廣播幀和數(shù)據(jù)幀包含了高層控制命令或者數(shù)據(jù)，確認幀和 MAC 命令幀則用于 ZigBee設備間 MAC 子層功能實體問控制信息的收發(fā)。網(wǎng)絡層的任務是通過正確操作鏈路層提供的功能來向應用層提供合適的服務接口。應用支持子層 (APS)的作用是維護設備綁定表，它具有根據(jù)服務及需求匹配兩設備的能力，且通過邊界的設備轉發(fā)信息。 ZigBee 聯(lián)盟預測的主要應用領域包括：工業(yè)控制、消費性電子設備、汽車自動化、農(nóng)業(yè)自動化和醫(yī)用設備控制等。特別是在手機或者 PDA 中加入 ZigBee 芯片后就可以被用來控制電視開關、調(diào)節(jié)空調(diào)溫度及開啟微波爐等。 Um接口的物理層為射頻接口部分 ，而物理鏈路層則負責提供空中接口的各種邏輯信道。 (3)GPRS 的路由管理 GPRS 的路由管理是指 GPRS 網(wǎng)絡如何進行尋址和建立數(shù)據(jù)傳送路由。而 GGSN 再把 PDU 送給移動臺所在的SGSN， GSN 把 PDU封裝成 SNDC 數(shù)據(jù)單元，再經(jīng) LLC 層處理為 LLC 幀單元，最終經(jīng)空中接口送給移動臺。網(wǎng)絡化的目的在于要實現(xiàn)設備資源和信息資源的共享，由于計算機網(wǎng)絡本身具有開放性，和共享性。 詹旭：基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設計 14 (2)家電遠程控制 當我們需要遠程控制家用電器的開關時，只要用手機發(fā)送指定命令的短信息，通過GPRS 模塊的接收，并將短信息翻譯成為可以識別的命令傳輸給家庭控制器，控制器經(jīng)過處理，通過 ZigBee 模塊的無線傳輸將命令發(fā)送到與家電相連接的單片機上，通過對單片機的控制實現(xiàn)了對家電的控制。 應用技術分析 無線傳輸技術 室內(nèi)無線傳輸采用基于 ZigBee 射頻芯片 CC2430 設計的終端節(jié)點，通過覆蓋在家中的無線網(wǎng)絡把信息發(fā)送到總控制器 [9]。傳輸范圍一般介于 10100m之 間，在增加發(fā)射功率后，亦可增加到 13km。 ZigBee 提供了三級安全模式，包括無安全設定、使用接入控 制清單 (ACL)防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標準 (AES128)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。 ? 較寬的電壓范圍 (～ V)，強大和靈活的開發(fā)工具。 GPRS 網(wǎng)絡是在現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡基礎上引入 SGSN(GPRS 業(yè)務支撐節(jié)點 )、 GGSN(GPRS 網(wǎng)關節(jié)點 )、和PCU(分組控制單元 )。 TC35i 主要特性與技術指標包括以下幾點： ?頻段為雙頻 GSM900MHz和 GSMl800MHz (phase 2/2+)； ?支持數(shù)據(jù)、語音、短消息和傳真； ?高集成度 (36mm)； ?質量為 9g； ?電源電壓為單一電壓 ~； ?可選波特率 300bps~115kbps，動波特率 ~115kbps； ?電流消耗 ——休眠狀態(tài)為 ，空閑狀態(tài)為 25mA，發(fā)射狀態(tài)為 300mA(平 均 )， 峰值； ?溫度范圍 ——正常操作 20℃ ~+55℃ ，存放 30℃ ~+85℃ ； ?SIM 電壓為 3V/。 表 31 SMS 常用的 AT 指令 SMS Commonly Used At Instruction AT 指令 功能 AT+CMGC Send an SMS mand(發(fā)出一條短消息命令 ) AT+CMGD Delete SMS message(刪除 SIM 卡內(nèi)存的短消息 ) AT+CMGF Select SMS message format(選擇短消息信息格式： 0PDU： 1文本 ) AT+CMGL List SMS message from preferred store(列出 SIM卡中的短消息信息格式PDU/text ： 0/‖REC UNREAD‖為未讀， 1/‖REC READ‖為已讀，2/‖STOUNSENT‖為待發(fā)， 3/‖STO SENT4‖為已發(fā)， 4/‖ALL‖為全部的 ) AT+CMGR Read SMS message(讀短消息 ) AT+CMGS Send SMS message(發(fā)送短消息 ) AT+CMGW Write SMS message to memory(向 SIM 內(nèi)存中寫入待發(fā)的短消息 ) AT+CMGS Send SMS message from storage(從 SIM 內(nèi)存中發(fā)送短消息 ) AT+CNMI New SMS message indication(顯示新收到的短消息 ) AT+CPMS Preferred SMS message storage(選擇短消息內(nèi)存 ) AT+CSCA SMS service center address(短消息中心地址 ) AT+CSCB Select cell broadcast message messages(選擇蜂窩廣播消息 ) TC35 模塊的編碼指令用的是 AT 指令。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容，片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。主要任務是處理和接收各個 ZigBee 節(jié)點傳來的信號 以及 TC35i 收發(fā)的信號 ，對其進行分類，解析，并判決信息類型，及時處理。該芯片延用了以往 CC2420 芯片的架構，在單個芯片上整合了ZigBee 射頻前端、內(nèi)存和微控制器。系統(tǒng)程序方面采用了匯編語言與 C 語言相結合的編程方法，使得程序簡捷易懂，保證功能的實現(xiàn)。單片機系統(tǒng)自動復位。 R14 和 R15 為偏置電阻，電阻 R14 主要用來為 32 MHz的晶振提供一個合適的工作電流。 R 1 4R 1 1 R 1 2R 1 5C 1 7C 1 9C 1 8C 2 6 C 2 7C 2 8P 1. 71P 1. 62P 1. 53P 1. 44P 1. 35P 1. 26DVDD7P 1. 18P 1. 09R E S E T _ N10P 0. 011P 0. 112P0.213P0.314P0.415P0.516P0.617P0.718XOSC_Q219AVDD_SOC20XOSC_Q121RBIASI22AVDD_RREG23RREG_OUT24R B IA S 226V C O _C H P27V C O _G U A R D28A V D D _V C O29A V D D _P R E30A V D D _R F 131R F _P32T X R X _ s w itc h33R F _N34A V D D _S W35A V D D _R F 236AVDD_F237DVDD_ADC38DVDD_ADC39AVDD_DGUA40AVDD_DREG41DCOUPL42P2.3/XOSC_Q144P2.4/XOSC_Q243P2.245P2.146DVDD47P2.048C C 2 43 0A V D D _I F 125S2R6C 2 3LLL2 2p F 2 2p F2 20 n F2 20 n F