随着信息技术和网络技术的高速发展以及人们居住理念的变化与提升,家居智能化和家电网络化逐渐成为热门话题。智能家居是指将各种信息设备和住宅设备通过家庭网络连接起来,从而构筑舒适、安全、方便的信息化居住空间,满足人们在家中生活、工作、娱乐和交流的需要,提供安防、社区管理和人们外出时了解家居状况的手段。传统的家庭控制网路大多采用有线技术,这类方案缺点是扩展性能差、布线繁琐、费用高。本文应用ZigBee无线技术构建的家庭控制网络扩展性能好,不需要额外布线,完全符合家庭网络的构建原则,并且ZigBee技术是一种低速率、低成本、低功耗、近距离的无线通信技术,其在智能家居系统的应用上有不可替代的优势。首先,本文通过对智能家居系统中使用的相关技术进行比较和分析,指出ZigBee无线技术是目前最适合用在智能家居系统中的技术之一。并详细分析了ZigBee技术标准体系,尤其对ZigBee的协议栈与网络拓扑进行了深入研究,这是搞ZigBee应用开发必须奠定的基础知识。接着提出了智能家居系统的整体设计方案,以及在设计中应注意的问题,在此基础上,开发了家庭网关和终端节点。其中家庭网关的开发是本课题的核心部分,详细阐述了网关节点开发平台的建立过程及其硬件设计。家庭网关的软件开发包括底层驱动程序设计和应用程序开发,在ZigBee协议MAC层,针对智能家居网络的特点,对带冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)协议做了改进,提出使用周期性侦听和睡眠机制。改进后的协议在有效解决信道碰撞问题的基础上,并具有良好的扩展性,也降低了节点能量的消耗。然后针对ZigBee网络与家庭控制网络的特点,设计能有效工作的路由协议,该协议支持自组织组网,支持网络拓扑动态变化,并具有自愈功能。能够自动进行路由发现及维护,家庭网络的建立、增加和删除节点及节点位置发生变动,不需要人工干预,系统可以自动完成。另外本系统无论在硬件设计还是在软件实现上,都对低功耗做了考虑,硬件上选用低功耗芯片,软件上采用工作/休眠交替的无线信道使用机制。最后设计了一个简单的验证实例,对该智能家居系统工作运行情况进行了测试,测试结果显示系统运行状态良好,基本实现了智能家居系统的基本功能,达到了预期效果,在功耗方面本系统也符合低功耗的设计要求。