引言
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，家居智能化已經(jīng)不再是天方夜譚，越來越多的智能家居產(chǎn)品正在占據(jù)市場份額。智能家居就是應(yīng)用電子技術(shù)、無線通信技術(shù)等，讓生活環(huán)境中的家用電器、安防設(shè)備等可以通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。從而提高人們的生活舒適度和安全性，進(jìn)而提高人們的生活質(zhì)量。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路
本文構(gòu)建了一種以Zigbee技術(shù)和Android系統(tǒng)為核心的星型Zigbee數(shù)傳模塊網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)以Android智能手機(jī)為操作終端，以WIFI為數(shù)據(jù)傳輸手段，利用Zigbee模塊實(shí)現(xiàn)終端控制。用戶利用Android手機(jī)上安裝的控制界面軟件，通過WIFI訪問家里的嵌入式服務(wù)器(電腦)，服務(wù)器再通過USB口向其連接的主機(jī)節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令，最后主機(jī)節(jié)點(diǎn)通過Zigbee模塊控制各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境檢測裝置、家用電器、報(bào)警裝置等的控制。以便用戶可以快速方便的切斷(開啟)電源，監(jiān)測有無小偷等，從而達(dá)到真正的智能化控制。
系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖
2 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)主要由Zigbee無線模塊(網(wǎng)關(guān))、Zigbee無線模塊(節(jié)點(diǎn))、電腦、Android手機(jī)終端等四部分組成。能夠利用裝有應(yīng)用程序的普通Android手機(jī)，通過家庭局域網(wǎng)，遠(yuǎn)程控制家用電器的通斷，實(shí)時(shí)對(duì)室內(nèi)的溫度、濕度、光照、煙霧濃度、人員流動(dòng)等信息進(jìn)行Zigbee數(shù)據(jù)采集，并傳送到手機(jī)上顯示出來。本系統(tǒng)的主要硬件設(shè)計(jì)為Zigbee數(shù)傳模塊電路，Zigbee芯片選擇TI公司生產(chǎn)的CC2530F256，它是一款基于2.4GHZ無線發(fā)射與接收器，內(nèi)部集成了8051內(nèi)核的專用Zigbee芯片。芯片采用3.3V電源供電，Zigbee數(shù)傳模塊外圍配置了煙霧傳感器接口(煙霧過大，可能煤氣泄露或有火情)、繼電器接口(控制家用電器電源)、溫度傳感器接口(采集溫度值)、人體紅外接口(監(jiān)測有無人員進(jìn)出)、光敏傳感器接口(檢測光強(qiáng))，用于對(duì)以上信息進(jìn)行Zigbee數(shù)據(jù)采集，并把采集到的信息通過Zstack協(xié)議棧以及2.4GHZ無線，發(fā)送給Zigbee無線模塊網(wǎng)關(guān)。Zigbee無線模塊網(wǎng)關(guān)獲取到節(jié)點(diǎn)設(shè)備值后，通過串口轉(zhuǎn)USB接口將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X上并顯示。Zigbee模塊框圖如圖2所示。
圖2 Zigbee模塊框圖
3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)軟件主要包括Zigbee網(wǎng)關(guān)模塊、Zigbee模塊、Android終端APP軟件設(shè)計(jì)三個(gè)部分。網(wǎng)關(guān)模塊流程圖如圖3所示，節(jié)點(diǎn)模塊流程圖如圖4所示。
圖3 節(jié)點(diǎn)模塊流程圖 圖4 網(wǎng)關(guān)模塊流程圖
Android終端APP軟件的功能應(yīng)包括：設(shè)定并可更改服務(wù)器IP地址，一鍵發(fā)送控制指令，允許多個(gè)節(jié)點(diǎn)的接入，顯示每個(gè)節(jié)點(diǎn)采集到的信息。界面設(shè)計(jì)分為主界面和各功能界面，首先點(diǎn)擊進(jìn)入主界面，輸入接入服務(wù)器的IP地址，通過WIFI網(wǎng)絡(luò)與電腦建立連接，然后通過控制按鈕發(fā)送控制命令，同時(shí)顯示接收到的溫度、光照等信息，手機(jī)操作界面如圖5所示。
圖5 手機(jī)操作界面
4 調(diào)試仿真與結(jié)論
按照循序漸進(jìn)的方法對(duì)系統(tǒng)每個(gè)模塊和功能節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了測試，經(jīng)過測試，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能包括：(1)實(shí)現(xiàn)Zigbee網(wǎng)關(guān)模塊和Zigbee模塊無線通信。(2)Zigbee無線模塊節(jié)點(diǎn)可完成煙霧檢測、溫度檢測、人體紅外檢測、光強(qiáng)的Zigbee數(shù)據(jù)采集、繼電器控制等功能。(3)既可以通過電腦端安裝的應(yīng)用軟件控制節(jié)點(diǎn)，也可以通過Android手機(jī)APP應(yīng)用軟件控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)。經(jīng)過測試，系統(tǒng)可以方便的監(jiān)測各個(gè)功能模塊連接的傳感器信號(hào)，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)顯示準(zhǔn)確無誤。真正做到了家居智能化。