ZigBee技术支持下智能家居系统构建论文ZigBee技术支持下智能家居系统构建论文0引言随着电子技术在现实生活中的广泛应用，智能家居应运而生。智能家居是以住宅为平台，利用计算机技术、网络通讯技术将与家庭生活有关的设备结合起来，通过无线网络实现远程监控，它在保持了传统居住功能的基础上，提供了全方位的信息交换功能，优化了人们的生活方式和居住环境。在智能家居中，通信网络是整个系统的核心，采用无线组网方式使得网络通信更加灵活、成本更低，其逐渐成为智能家居的主流趋势。ZigBee技术是基于IEEE802.15.4标准的一种低功耗、低速率、低成本的无线网络通信技术，具有强大的组网功能，在智能家居中运用广泛。本系统设计的智能家居系统是通过ZigBee技术组建的无线网络与嵌入式WEB服务器通信，用户只需通过访问Web浏览器，就可达到对家庭环境数据的监测和对家电设备的控制，非常方便与高效。1系统设计方案系统主要包括ZigBee无线网络和嵌入式WEB服务器，系统结构图如图1所示。ZigBee无线网络遵循TI公司的ZigBee2022协议栈Z-Stack,采用星型拓扑结构，包括协调器与终端节点[1].协调器负责组建家庭内部无线网络，接收终端节点发来的传感器数据，通过串口将数据发送给嵌入式WEB服务器，并转发服务器的控制命令给终端节点。终端节点采集环境数据通过无线网络发送给协调器，并接收协调器的控制命令并执行。终端节点连接温湿度传感器、烟雾传感器、热释电传感器、光照度传感器等，用于测量家庭环境数据，连接继电器模块控制家用电器。嵌入式WEB服务器设计是在STM32微控制器上移植TCP/IP协议，通过串口与ZigBee协调器通信，通过以太网接口接入监控网络，用户使用电脑、手机等监控设备与终端设备交互。2系统硬件设计2.1ZigBee无线网络硬件设计ZigBee模块采用TI公司的CC2530单片机。CC2530单片机集成了8051增强型内核微控制器、RF射频收发器、片内可编程闪存、8KRAM、5通道DMA、8路12位分辨率AD等强大功能的一款射频单片机[2].2.1.1终端节点设计终端节点测量家庭环境温度、湿度、烟雾浓度、红外感应信号、光照强度等数据，并传递给协调器，接收协调器发回的命令来控制家用电器.硬件结构图如图2所示。终端节点连接的传感器模块有温湿度传感器、烟雾传感器、热释电传感器、光照度传感器。温湿度传感器采用DHT11,它是1款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，包括1个电阻式感湿元件和1个NTC测温元件，并与1个高性能8位单片机相连接，具有响应快、抗干扰能力强、性价比高等优点。DHT11通过单总线直接与CC2530的P1.1引脚相连接。烟雾传感器采用MQ-2,它的探测范围广、灵敏度高、响应快、稳定性强，可用于液化气、甲烷、丙烷、丁烷、酒精、烟雾等气体的泄漏监测。MQ-2与CC2530的P0.7引脚相连接。热释电传感器采用HC-SR501人体红外感应模块，它能检测人发射的红外线，从而判断家中是否有人。HC-SR501与CC2530的P0.5引脚相连接。光照传感器采用光敏电阻，光敏电阻使用半导体材料制作，利用内光电效应工作，它在光线的作用下其阻值减小，在黑暗的环境里，它的电阻值增高。光敏电阻与CC2530的P0.1引脚相连接。控制模块采用继电器SRD-05VDC-SL-C来控制大功率的电器设备，继电器与CC2530的P1.5引脚相连接。2.1.2协调器设计ZigBee协调器负责调度各节点工作，其通过串口连接STM32单片机的USART2,在设置好相应的波特率等参数后，通过TXD和RXD引脚与STM32通信，转发传感器数据与接收控制命令。协调器与STM32的通信接口电路如图3所示。2.2嵌入式WEB服务器硬件设计2.2.1微控制器模块微控制器采用了STM32增强型单片机STM32F103VET6,具有高性能、低功耗的优势，其工作频率可达到72MHz,具有内置高速存储器、128K字节的闪存、20K字节的SRAM、丰富的增强I/O端口和外设，2个12位的ADC、3个通用16位定时器、1个PWM定时器，还包含先进的通信接口：2个I2C和SPI、3个USART、1个USB和1个CAN.2.2.2以太网接口模块以太网接口采用了ENC28J60芯片，ENC28J60是带SPI接口的独立以太网控制器，它集成了MAC和10BASE-TPHY、接收器和冲突抑制电路，支持全双工和半双工模式，最高速度可达10Mb/s的'SPI接口，内置8KB发送/接...