【正文】 組建一個完整的 Zigbee 網絡分為兩步：第一步是協(xié)調器初始化一個網絡；第二步是路由器或終端加入網絡。 TI 公司的ZStack 協(xié)議棧，其主要特點就是其兼容性，完全支持 IEEE 802. 15. 4/ZigBee 的 CC2430片上系統(tǒng)解決方案。一方面，通過的智能傳感器單元設備模塊的內部數據收集家里的環(huán)境信息的終端裝置獲得通過的信號調制模塊有用信號，然后與無線模塊將信息上傳；另一方面，終端可以被連接通過無線數據傳輸模塊接收控制命令，并傳達到智能家電模塊命令執(zhí)行單元，執(zhí)行命令。 圖 41網絡協(xié)調器硬件結構圖 PC機 時鐘 模塊 LCD模塊 天線模塊 RS23 串口模塊 DMA單元 8051微控制器 ZigBe 數據傳輸模塊 調試單元 電源模塊 銅陵學院畢業(yè)設計 11 ZigBee 終端設備 結構設計 智能居家最后一個設備也就是終端設備，它可以直接獲取家庭環(huán)境第一手數據，并且它是命令執(zhí)行單元的關鍵?？蓪崿F(xiàn)監(jiān)護信息的共享，具體結構如圖 41 所示。 CC2430 就是相當于一個增強型 8051+zigbee 射頻模塊。 CC2430 芯片采用 μ m CMOS 工藝生產；在接收和發(fā)射模式下，電流損耗分別低于 27 mA 或 25 mA。 CC2430 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 (RF)前端、內存和微控制器。 CC2430 的設計結合了 8Kbyte 的 RAM 及強大的外圍模塊，并且有 3 種不同的版本，他們是根據不同的閃存空間 32， 64 和 128kByte 來優(yōu)化復雜度與成本的組合。這種解決方案能夠提高性能并滿足以 ZigBee 為基礎的 ISM 波段應用，及對低成本，低功耗的要求。 CC2430 是一款真正符合 標準的片上SOC ZigBee 產品。 家庭網關在家庭內部網絡，互聯(lián)網或移動網絡 ，使用戶能夠遠程控制家庭內的家用設備或實時監(jiān)控的情況； 用戶可以通過一臺家用電腦，對智能家居進行現(xiàn)場控制也可以登錄智能家居設備網絡的 進行遠程遠程控制和監(jiān)測。 在設計中既能利用現(xiàn)有的無線通信網絡也可以通過 Inter 網絡進行數據傳輸，如 3G 網絡，以便用戶可以隨時隨地接入家庭網絡。根據自己的需要用戶可以接入或者移除不同的設備。 (5)在家庭網關集 成 3G 模塊，通過 WCDMA 網絡遠程訪問 智能家居系統(tǒng)結構 將基于 ZigBee 芯片的無線網絡收發(fā)模塊嵌入到各種家居設備中去，組成基于。 (3)制定人機交互界面，這樣用戶就可以根據自己的需要自行調節(jié)各個用電器之間的參數，使操作簡單化； (4)在智能家庭網關的 Web 服務器，網絡視頻服務器的框架，可以通過 PC 客戶端 Web進行查看實時狀態(tài)和遠程控制家用設備的家庭。 智能家居系統(tǒng)功能描述 智能家居系統(tǒng)旨在實現(xiàn)的以下主要功能： (1)可以控制和相應的狀態(tài)查詢，如查詢室內和室外的溫度，可用于家用電器，如燈一鍵 全開，一鍵全關，更方便。如果說網絡拓撲結構不得不進行調整時，我們可以采取自適應調整措施，保證家庭網絡正常使用。 當某些設備因為用戶的需要而發(fā)生位置改變時，那么等同于網絡 的拓撲結構也要進行一定的改善。 (3) 安全性能高：家庭智能家居系統(tǒng)可以實時監(jiān)控狀態(tài)，預防火災，煤氣中毒， 防御入侵者并及時報警，有效地保證您的居家安全。智能家居可以簡單概括出以下一些特點： (1) 使用方便： 智能化系統(tǒng)提供遠程控制接口，當您外出時，您可以通過電話或互聯(lián)網查看和控制家里的設備。 （ 7）安全性： Zigbee 提供了數據完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用 AES128，同時可以靈活確定其安全屬性 。 （ 6）優(yōu)良的網絡拓撲能力 :ZigBee 具有星、樹和叢網絡結構的能力。 （ 4）時延短： ZigBee 針對時延敏感的應用做了改進，通信時延和休眠狀態(tài)激活的時延都很的短。 （ 2）低成本：目前低速率低功率的 UWB 芯片組的價格不低于 20 美元，而 ZigBee 的價格 目前只有幾美分，并且 ZigBee 協(xié)議是不收專利費的。 三種網絡拓撲 結構如圖 22所示： 星狀網絡 （ Star） 樹狀網絡 （ cluster tree） 銅陵學院畢業(yè)設計 7 協(xié)調器 、 路由器 終端節(jié)點 網絡網狀 （ mesh） 圖 22 Zigbee三種網絡拓撲結構 Zigbee 技術的特點 ZigBee 是近年來興起的一種短距離，低功耗，低成本，靈活的組網，無線通信技術，適用于數據傳輸量小，功率有更高的要求，網絡節(jié)點需要更多的場合。總的來說， ZigBee 是一種基于 的低功耗、低傳輸速率、架構簡單的短距離無線通信技術，它在自動控制領域的應用正越來越引起業(yè)界的矚目。 Zigbee 這個字，從英語的角度來分析，它是由“ Zig”和“ bee”兩個字組成。 Zigbee 是基于 標準的低功耗個人區(qū)域網協(xié)議。 支持多種網絡拓撲結構，包括星形和點 點拓撲，拓撲結構需要根據應用設計需求來定，一些 PC 外設應用適合星形低延時的連接，其他安全方面應用適合大面積點 點的拓撲結構。 提供兩種物理層的選擇 868/915MHz 和 的直接序列擴頻 (DSSS)物理層頻段。 ZigBee 網絡配置 定義的網絡設備 IEEE 工作組 是 1998 年成立，致力于無線個人區(qū)域網絡（ WPAN）物理層和媒體訪問子層的標準化工作， 2020 年 ,zigbee Alliance 成立， 2020 年 ,zigbee 誕生 .它是 zigbee 的第一個規(guī)范 .但由于推出倉促 ,存在一些錯誤， 2020 年 ,推出 zigbee 2020,比較完善， 2020 年底 ,zigbee PRO 推出， zigbee 的底層技術基于 ，物理層和MAC 層直接引用了 IEEE 。 應 用層 (APL)規(guī)范 應用層用于支持維持器件的功能屬性，發(fā)現(xiàn)該器件工作空間中其他器件的工作，根據服務和需求使多個器件之間進行通信 ， Zigbee 應用層中包含有應用程序支持子層，應用程序架構， 送往 Zigbee 裝置管控對象和與各廠商定義的應用程序對象。它的關鍵任務包括： （ 1）啟動網絡和分配網絡地址 。 ⑦提供兩個對等的 MAC 實體之間的可靠連接等。 ⑤使用 CSMACA 機制訪問信道。 ③支持 PAN 網絡的關聯(lián) (Association)和取消關聯(lián) (Disassociation)操作。 MAC 子層主要功能如下： ①協(xié)調器產生發(fā)出網絡信標幀。 MAC 子層提供兩種服務： MAC 層數據服務和 MAC層管理服務。 物理層數據服務可以簡單概括為以下作用：開啟和關閉無線收發(fā)信機、能量檢測（ ED）、鏈路質量指示（ LQI）、空間信道評估（ CCA）、信道選擇、數據發(fā)送和接收。物理層通過射頻固件和硬件提供給 MAC層與物理無線信道之間的接口，物理層還包括物理層管理實體（ PLME） ,以提供調用物理層管理功能的管理服務接口，同時 PLME 還負責維護物理層 PAN 信息庫（ PHY PIB）。 ZigBee 協(xié)議套件由高層應用層、應用支持層、網絡層、 數據鏈路層和物理層組成。 ZigBee 技術的前身是“ HoneRFlite” 技術， 在 2020 年 12 月由 工作組制定了其核心協(xié)議，并由 2020 年 8 月組建的 Zigbee 聯(lián)盟負責其高層應用、互聯(lián)互通測試和市場推廣。 此外， Zigbee 網絡還與其他各種現(xiàn)行的網絡互連。目前各廠家的產品均采用自家的協(xié)議，無法很好地做到兼容，而不同品牌的可視對講和智能家居系統(tǒng)如何互連互通也將是今后需突破的難點。只有設計實用性強，性價比高，能適應拓展未來新技術的系統(tǒng)，才能更好地為用戶服務。而隨著中國城鎮(zhèn)化趨勢的加劇，大型小區(qū)會越來越多，人們對安保的重視程度也會日益加強，將來小區(qū)的多個 安防 子系統(tǒng)在技術上必然會走 向綜合化、集成化。 對與現(xiàn)階段的智能家居來說，沒有專用的對講或智能家居數字處理芯片，無論是技術層面還是集成層面，都只是有所關聯(lián)。比如冬暖夏涼型建筑，不用 空調 ，由建筑自身的功能去調節(jié) 溫度。只要產品或技術處于高速發(fā)展中，它必然需要不斷地去解決一些技術上或者產品上的問題。每個階段都會局限于當時的技術水平、市場接受程度等，都會有其無法突破的瓶頸和困難。同時，其通訊節(jié)點可以有路由的能力，傳輸信號可以在有路由功能的節(jié)點間進行接力式的傳輸，這樣大大增加了信號的傳輸距離，增強了信號穿透障礙的能力。采用 頻率、支持ZigBee 協(xié)議的無線智能家居系統(tǒng)已有很大程度的 Zigbee 技術能更好地解決射頻傳輸穩(wěn)定性較差、抗干擾能力弱的問題。同時其無需布線的優(yōu)勢也使無線智能家居系統(tǒng)成為已裝修家庭配備智能家居系統(tǒng)的首選。不再需要重新布線，安裝，設置及調試都是比較方便的。無線射頻技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據率、低成本的無線通信技術。 （ 2） X10 電力載波： 不需要重新布線， 主要利用家庭內現(xiàn)有的電力傳輸，以實現(xiàn)控制信號的電器和照明控制和管理，安裝，設置比較簡單，許多設備是即插即用，您可以自由匹配產品，根據自己的需要，能夠不斷智能升級功能 是比較強大和實用，價格實惠，適合大眾消費，技術已經非常成熟，有 25 多年的歷史，現(xiàn)在美國已有近 1300 萬家庭用戶，對于新裝修的家庭戶，或者已裝修的家庭用戶而言，是比較健康，安全和環(huán)保的智能家居技術，但是國內 X10 技術由于受限于國內電網的雜波比較多，使控制信號傳輸的穩(wěn)定性得不到保證，以致系統(tǒng)的穩(wěn)定性相對于國外來說比較差。之前主要應用于樓宇智能化控制。未來的家庭將充滿了各種數字設備連接的無線技術，讓每個家庭擁有必要的設備，設備可以在互聯(lián)網上使用無線技術，形成自己獨立的網絡，然后通過遙控器連接到電腦在互聯(lián)網上，在家里，真正實現(xiàn)家電信息化、網絡化。因此，標準版的智能家居只需一個遙控器便可實現(xiàn)所有自動化功能。 從消費者的角度來看， 智能家居廠家應該以貼近客戶實際需求為導向，以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性為第一追求，為住戶提供高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。 e 家數字家庭包括三個層次，家庭自動化，智能化小區(qū)，社區(qū)信息，其目的是為了使人們 的生活和工作網絡化。其中 SMART TV 作為智能家居的最重要組成部分，不僅體現(xiàn)出了智能電視在影音娛樂方面的應用，更重要的是其智能互動部分的應用更為廣泛。 2 （ 2）海信智能家居控制系統(tǒng)：曾經提出智能家居享你所想的口號，它們將所有家用電器，像燈光、窗簾、空調、電視等等，都可以通過手機或是平板電腦來操作，完全智能化。 國內智能家居發(fā)展概況 智能家居系統(tǒng)在國內的研究起步較晚，但也創(chuàng)造了很多不同的標準，下面是代表目前一些智能 家居系統(tǒng)： （ 1）科龍集團開發(fā)的“智能家居系統(tǒng)網絡”，由科龍集團開發(fā)的“智能家居系統(tǒng)網絡”，由家庭網關，電表控制器，安全控制，家電控制器，光總線控制器和家庭組成。在日本，除了室內的家庭已經實現(xiàn)自動化網絡，但同時也實現(xiàn)了自動門的生物特征識別系統(tǒng)，這個系統(tǒng)設計比較人性化，即使我們雙手提有東西不方便騰出手但只要門口的攝像機確認個人身份之后，門在設定的的短時間內就能打開。國外智能家居發(fā)展得從 1984 年 美國康乃迪克州哈特佛市 首創(chuàng)的智能建筑說起，至此以后，一些大大小小的科技比較發(fā)達先進的國家也陸陸續(xù)續(xù)加入到智能家居的這個行列當中，并且諸如美國、瑞典、新加坡、英國等國的智能家居發(fā)展較好。與智能家居含義相似的有家庭自動化（ Home Automation）、 電子 家庭（ Electronic Home、 Ehome）、數字家園（ Digital Family）、家庭網絡（ Home Net/Networks for Home）、網絡家居（ NetworkHome） 、智能家庭 /建筑（ Intelligent Home/Buigylding）等。智能家居提供了全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部時刻保持著信息的 交流，優(yōu)化了人們的生活方式，增強了家居生活的安全性，以及可以節(jié)約各種能源費用資金。 munication technology。 關鍵詞： 智能家居； Zigbee；通信技術；無線網絡技術 IV Abstract With the increasing living standard, people’s requirement to the environment is being more and more higher, especially home environment. How to improve home environment and make it more fortable and safer is a big problem for eng