第27卷第2期天中学刊Vol.27No.22012年4月JournalofTianzhongApr.2012收稿日期:2012-02-22基金项目:河南省科技发展计划项目(102102210429作者简介:马齐飞(1985―,男,河南太康人,助理讲师.基于ZigBee的智能家居控制系统设计马齐飞1,陈富军2(1.中国人民解放军91292部队工程机械教研室,河北高碑店074000;2.黄淮学院电子科学与工程系,河南驻马店463000摘要:以经济、实用、人性化为目标,利用最新ARMV7架构的STM32F107VX微处理器以及GPRS实现网络接入和远程控制,设计了一个低成本、低功耗的智能家居控制系统.该系统通过μC\OSII进行调度,基于ZigBee进行系统内部网络无线连接,实现了家居安防、家电控制、照明控制、环境监测、燃气报警等智能化控制.关键词:Bee技术;无线自组网;STM32F107VX微处理器;家居物联网常见的智能家居控制系统多以有线方式组建,该方式存在布线复杂以及价格高等问题,使得智能家居系统在庞大的中低端用户群中应用较少.近距离无线通讯中的WiFi技术以及蓝牙技术同样存在着实现复杂、成本高等不利因素.另外,当前的智能家居系统尚无相互连接的统一标准,致使系统的可扩展性和可维护性差.因此,本文基于ZigBee无线组网技术对智能家居控制系统进行设计研究,以期提高智能家居系统的经济性、实用性、可扩展性、可维护性和在低端用户群的普及性.1智能家居控制系统采用的ZigBee技术基于ZigBee技术实现智能家居无线自组网是数字化家庭和数字社区建设和应用的一个研究热点[1].随着技术的不断发展及人们对智能家居领域实践认识的深入,智能家居控制系统已从初始的以计算机为控制中心,逐渐转向以计算机为管理中心,以嵌入式家庭网关为控制核心;布线也由原来单一有线方式转向以无线和有线相结合的混合布线方式;家居智能控制系统正在朝着家居物联网化的方向发展.Zigbee技术是一种低数据速率、低复杂度和低成本的近距离双向无线通讯技术,符合IEEE802.15.4MAC层规范,是为近距离无线通讯所制定的协议标准[2].Zigbee具有自组织网络、自适应路由、超低功耗、高接收灵敏度、支持多节点数、实时性强、安全性高、低成本等特点.基于ZigBee技术进行无线组网,将解决智能家居中各子节点模块间相互连接标准相统一的问题.它可以方便地实现各种智能家居产品的互联互通,“”从而解决数字化家庭建设中的信息孤岛问题,同时也会为实现数字化社区建设打下基础[3].2智能家居控制系统采用的微处理器本智能家居控制系统采用STM32F107VX微处理器,它是意法半导体公司推出的ARMV7架构、Contex-M3内核的STM32互连型系列微控制器中性能较强的一款芯片.该微处理器芯片是32位的内核,采用了哈佛结构,并拥有独立的指令总线和数据总线,取指和数据访问并行工作.STM32F107VX先进的中断处理技术、高性能、低功耗、高代码密度、小硅片面积、低成本以及支持实时操作系统μC\OSII等特性,使其成为开发智能家居控制系统的首选.Contex-M3内核架构的微处理器内部基本结构如图1所示.STM32F107VX微处理器具有内置的以太网MAC(介质访问控制、专用的DMA控制器,以及ZigBee、WiFi、RJ45等网络通信接口,支持10M/100M自适应网络.其丰富、灵活的通信接口在集中式系统尤其是家居物联网中能获得灵活和成本经济的网络化连接,是很理想的通信中枢器件.:TP302.1文献标志码:A:1006-5261(201202-0030-03马齐飞,陈富军:基于ZigBee的智能家居控制系统设计・31・图1Contex-M3内核架构的微处理器基本结构3智能家居控制系统的整体设计智能家居控制系统应具有外部网络接入、内部网互连、信息存储、设备监控以及网络安全等功能,并使子网内部各终端节点之间可相互通信,以实现自动控制和远程控制.根据智能家居控制系统的功能要求,各功能模块和外部接口主要由微处理器、键盘控制及LCD显示、无线收发节点模块(协调器、以太网接口模块、GPRS无线通讯模块、RS485接口和电源以及家庭网络内部各无线收发子节点等部分组成,具体如图2所示.图2智能家居控制系统组成由图2可知,智能家居控制系统的底层子网包括家居安防节点、室内环境监测节点、烟雾信号采集节点、家电控制节点、灯光照明控制节点和其他应用子节点等.控制系统以STM32F107VX微处理器为核心通过键盘控制、LCD显示...