基于物联网的智能家居控制系统的设计

（西安职业技术学院,陕西西安,710077）

基于物联网的智能家居控制系统的设计

王萍利

（西安职业技术学院,陕西西安,710077）

采用 CC2430 芯片做中央控制器的主控芯片、相应的传感器，ZigBee无线组网技术、GPRS通信技术作为工作平台，分析了系统的硬件平台搭建和系统软件设计，重点分析了系统的功能。实现了智能家居的监测和控制的功能。经过系统的测试验证，该系统具有良好的通用性和可扩展性。

GPRS通信技术；监测；ZigBee技术

随着信息技术的飞速发展及人们生活水平的提高，智能家居逐渐走进了人们的生活。智能家居就是利用计算机技术、数字技术及网络等技术。将与家居生活有关的各种子系统,有机地结合在一起。我们不管是否出门在外，都可以通过手机来连到家中的终端，对家中的家电、天然气、水及外来人员进入等的监控和控制。这样以来，让家居生活更加舒适、安全、有效。

1 系统设计方案

1.1硬件方案设计

1.1.1 中央处理器

中央处理器是信息的接受和发送的主要部分，中央处理器除了CPU采用AMR处理器、显示屏、电源等外围电路，主要采用CC2430 芯片作为中央处理器的主控芯片。这种解决方案能够提高性能并满足以 ZigBee 为基础的2.4GHz ISM 波段应用，及对低成本，低功耗的要求。它结合一个高性能 2.4GHz DSSS射频收发器核心和一块工业级小巧高效的 8051 控制器。此外该处理器为其应用提供了低价格、低功耗、高性能的难题。所以本系统的开发采用CC2430 芯片做为中央处理器的主控芯片。

1.1.2 ZigBee 技术

ZigBee 技术分为有线网络和无线网络两种形式。有线网络有三种形状，分别为星型、网型、树簇型。

本系统采用双向无线通讯技术。ZigBee 技术是一种双向无线通讯技术，具有低成本、低速率、低功耗、低复杂度、近距离的特点， ZigBee 协议是 ZigBee 联盟是一种无线局域网组网、安全和应用软件方面的技术标准，它是一种对网络协议和 API 进行标准化，基于媒体访问控制层协议和IEEE 802.15.4 技术标准物理层来完成的技术标准。本系统采用ZigBee 无线组网技术，不用单独布线。该技术主要适合于自动控制和远程控制领域。

ZigBee 设备对象负责初始化或响应绑定请求及建立网络设备间安全关系，并负责网络设备的发现，决定提供何种应用服务，还负责定义设备节点在网络中的角色，其协议简单紧凑，结构清晰。

1.2系统的软件设计

系统采用JAVA语言编写的，在编写前进行系统的初始化的设置、端口的配置等系统设置操作。系统需要配置的中央控制器的核心CC2430 芯片及显示屏、CPU处理器、电源插口及外围设备的配置，还有ZigBee技术和GPRS模块的安装。系统将中央控制器从传感器获得的信息传给ZigBee 无线通信模块，然后ZigBee 无线通信模块通过GPRS 远程控制模块传给终端用户，终端用户可以及时获取家中的安全等情况。终端用户可以及时处理家中的安全等情况。同样用户在回家前，可以通过GPRS模块发送信息给主机，主机将该信息反馈给ZigBee 模块，再传给中央控制器，给出服务端相应的处理信息。例如：在回家前，打开空调等。具体操作的流程图如下图1所示：

图1 系统流程图

2 系统功能设计

本系统采用ZigBee 无线组网技术及GPRS通讯技术等技术进行设计，主要包括以下的功能模块，分别是家居安全模块和家居管理模块。下面我们就这两模块的基本功能及设计进行描述。系统功能模块图如图2所示:

图2 系统功能模块图

2.1家居安全模块

家居安全模块主要包括：天然气泄漏监测模块、烟雾监测模块、溢水监测模块、坏人闯入模块。在传感器、中央处理器、ZigBee 技术、GPRS通讯技术的的共同作用下完成。各类传感器接受到各种相应的信息，如天燃气是否泄漏、烟雾、水位、坏人等信息的话。并将相应的信息传给中央处理器，ZigBee无线通讯模块从中央处理器处获取信息，再发送给GPRS通讯模块，终端用户收到信息，如果有时间的发生的话，赶快报警。为家居的安全提供了有力的保证。

2.2家居管理模块

家居安全模块部分主要做了空调的控制部分。不管终端用户是否在家中，终端用户都可以通过手机短信的方式，通过GPRS通讯技术传给ZigBee 无线通讯网络，再由无线网络发送给中央处理器，将控制空调的打开与关闭。

3 结束语

本文提出了一种基于物联网的智能家居控制系统的详细设计方案，包括硬件软件系统的设计，安全可靠，性能稳定，且具备较好的扩展性。利用ZigBee 无线通讯技术实现了终端用户与中央控制器进行无线组网技术，同时，实现了中央控制器与家居设备端之间的控制。该系统在模拟系统中正常运行，可实现家居安全报警及基本功能，为用户提供智能、舒适、安全的家居生活。

[1] 熊春宇。基于 ZigBee 的智能家居控制系统的设计[J]．价值工程.

[2] 江虹，刘骊．ZigBee 技术在智能家居控制器中的应用研究[J]．云南大学学报：自然科学版，2009,31(S1)

[3] 翟雷，刘盛德，胡咸斌．ZigBee 技术及应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2007.

王萍利.讲师.1972年11月.渭南人.硕士.研究方向；计算机科学与技术

The design of intelligent Home Furnishing control system based on the Internet of things

Wang Pingli
（Xi’an Vocational & Technical College，Xi’an,710077，China）

Using CC2430 chips do central controller master control chip,the corresponding sensors,ZigBee wireless network technology,GPRS communication technology as a work platform,analyses the system hardware platform structures,and the system software design,the function of the system are emphatically analyzed. Realized the function of smart home monitoring and control.After test validation system,the system has good versatility and expansibility.

GPRS communication technology;Monitoring;ZigBee technology

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