随着物联网相关技术的日益发展,物联网产业应用受到了越来越多的关注。其中,和每个人密切相关的智能家居概念正在逐渐渗入我们的日常生活。智能家居不仅能为人们提供方便舒适的家庭生活,还可将家居环境由原来的被动结构转变成能动结构,实现全方位的信息交互,因此,对智能家居系统的研究具有巨大应用前景。本论文在分析国内外相关的无线传感器网络和智能开关技术的基础上,吸收和融合了它们的特点,研究和设计了一种基于ZigBee无线传感器网络和ARM11的家庭智能开关系统,并结合通用分组无线服务(General Packet Radio Service, GPRS)技术实现手机远程监控功能。整个系统采用主控制端、组控制端和开关节点三级结构。主控制端处于系统最上层,以三星公司的S3C6410微处理器为内核,运行Windows CE操作系统,具有家庭网关功能,监控家庭中所有智能开关节点的状态,并通过GPRS接入技术实现手机远程监控功能;组控制端处于系统的中间层,其主要功能为控制以一个房间为单位的一组智能开关,实现对某一组智能开关的一体化监控;开关节点即整个系统的终端节点,由ZigBee模块、按键组、LED状态显示模块、继电器模块及过流保护电路等组成,是系统的最低层,也是智能开关功能的实现模块。在各种智能开关系统中,照明开关系统是最基本的开关类型,其他类型的开关系统(如智能插座等)只需在照明开关节点上作一些的具体应用性的修改即可完成。因此,本论文以智能照明开关系统为重点研究和实现的对象。论文首先给出了基于ZigBee无线传感器网络的智能开关的软、硬件设计方案,详细分析了系统各部分的工作原理与特点,分别对ARM11系统主控制端和智能开关的硬件结构、程序设计给出了系统设计方案,最后进行了系统功能模拟测试并分析了测试结果。在实现的智能开关系统中,所有ZigBee模块固件均采用德州仪器公司提供的ZStack-CC2430-1.4.2-1.1.0作为基础协议栈;利用开发平台IAR Embedded Workbench For MCS-51 v7.20H对其进行改进,主要包括周期信号收发方式和报文转发策略等方面的改进;另外还设计了一种能主动发现当前ZigBee网络拓扑结构的方法。本系统主要通过对各功能节点的协议栈结构应用层进行程序设计,从而实现其在系统中的特定功能。智能开关系统具有九项主要功能:状态实时显示、本位手动开关、远程查询与控制、本位锁定、全关(组关)、过流保护、夜光功能、声控延时开关以及安全功能。将设计的系统布置在一个典型的三室一厅居室内进行了布网测试,测试结果表明主控制端能对开关(组)进行智能控制,大多数功能得到了实现。应用该系统不仅能有效节约电能,提高家庭电器设备的使用寿命和效率,而且能提供一种更加人性化的智能家居体验。在建设“智慧地球”、“智能家居”的浪潮下,智能开关将成为家庭开关甚至工业开关发展的一个主流趋势。