智能家居系统中Zigbee技术的研究(2)
2.2 Zigbee模块的硬件接口
Zigbee模块的收发芯片采用的是PIC18LF4620。Zigbee芯片为CC2420,该芯片48引脚,PIC18LF4620拥有3986B的RAM以及64KB的FLASH。这个模块除了可以用于Zigbee无线通信以外,还可以有足够的资源用于信息采集和外围设备控制,该模块的整体原理图如下所示。
图1 Zigbee模块整体电路设计原理图
Zigbee技术可以实现传感器之间的相互协调,从而实现网络通信。由于传感器只需要很低的功耗,通信效率高。
ZigBee无线传感网络在智能家居里是由 ZigBee 模块和传感器组成。传感器负责采集家居里的各种实时信息,常见的有温湿度传感器、烟雾传感器、红外传感器等。一般的,Zigbee网络模块采用星型结构,有一个网络节点和若干个终端节点组成,在Zigbee协议栈被下载到各节点去后,传感器上采集到的数据通过终端节点向网络节点汇聚,然后通过串口传输到主控机上;另一方面,Zigbee网络也接受来自主控机的控制消息[3]。
2.3 Zigbee模块的软件设计
由于Zigbee模块主要是网络节点和终端节点的实现,Zigbee模块主要就是协调网关和各节点的软件设计。
2.3.1 网络节点程序设计
网络节点程序流程图如下图所示,节点通过一系列初始化工作(CC2420、输入输出的初始化、协议栈等)后,它会建立网络并进入查询状态,监听是否有无线信号。当有终端节点“申请”加入网络时,将分配网络地址。
图2 网络节点模块程序流程图
2.3.2 终端节点程序设计
终端节点通过传感器采集到各信息,并汇总给网络节点然后向主控机提交数据,具体步骤如下。
1)系统、硬件等各初始化工作;2)发送网络申请信号;3)得到由网络节点分配的网络地址;4)A/D信号采集、状态设定;5)环境信息采集;6)传送数据。
3 结论
以Zigbee技术为基础的传感网在物联网的领域中使用十分重要,在智能家居中的使用具有很广泛的应用前景。论文对智能家居里的Zigbee技术进行了深入的研究,并提出了一个低功耗、低成本、扩展性强,可升级的传感网解决方案。利用Zigbee技术将各传感器连接到传感网内,通过传感网采集到各类居室信息并传递到中控机,由中控机对信息进行处理并通过wifi等技术传送到服务器中,方便了用户的生活,使其生活更方便,更舒适,符合了现代都市人对居家生活的需求。
图3 终端节点模块程序流程图
参考文献
[1]王云华.智能家庭网络系统研究[D].南京:南京信息工程大学,2011.
[2]黄磊.基于IEEE 802.15.4/ZigBee技术的智能家居方案研究[D].武汉:武汉科技大学,2009.
[3]杨晶晶.基于ZigBee的医院室内定位系统组网技术研究与实现[D].上海:上海交通大学,2011.
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