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摘 要：近年来，随这物联网和通信系统的飞速发展和普及，使人们的生活和工作变的越发便利，物联网穿插各行各业，很多大企业实现了智能化全自动，而智能家居也是物联网重要产物之一，在智能家居中最主要的就是通过组网的方式，让房屋中不同的家电相互联动，通过电脑或者手机进行设置和远程遥控，本文利用ZigBee技术中CC2530芯片为核心，使用各种传感器，运用ZigBee无线通信技术、组网技术、串口传输技术等，设计一套基于ZigBee的智能家居家电控制系统，本设计可以让家中大部分家电实现手机、电脑远程控制，大大的节约了日常时间。
关键词：ZigBee；智能家居；物联网
1 智能家居
1.1 介绍
随这科技的发展，物联网已经慢慢进入到人们的生活中，而智能家居是以住宅为核心，利用组网技术、网络通信技术、自动控制技术、语音控制技术将家居生活有关的设施互联，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居便利性、舒适性，并实现环保节能的居住环境。
1.2 设计原则
智能家居系统设计的成功与否，不能取决于系统的多少，系统的先进程度，以及高科技的家电等，往往取决于经济是否合理安排，系统能否正常运行，系统的使用和管理维护是否方便，换句话说，就是用最少的钱，最简便的途径，换来最大的功效，实现高质量的家居生活。这就要求了智能家居在设计中要遵守使用便利、标准化、方便性、轻巧型这几大原则。
1.3 不足之处
但是智能家居的概念自提出到现在，并没有普及到生活当中，由于没有制定明确的标准，市場上各色各样的产品设备层出不穷，无法统一产品标准，一旦小企业被市场淘汰，那么他们所安装的设备无人管理，对消费者也是一种不负责任，所以推进产品标准化进程是行业必由之路。
家居生活，是一个个性化彰显的地方，我们不能让客户去适应产品，而是需要让产品适应每家每户，这就需要在有灵活的组网方式，多样性的选择，这就说明，产品个性化是智能家居的生命所在。
2 设计内容
本文针对智能家居的发展现状，以及目前存在的一些优缺点，设计并开发了一套基于ZigBee的智能家居家电控制系统，本设计通过ZigBee子节点连接传感器、继电器的方式，传感器用来收集数据，而继电器主要是连接在子节点上进行一些常用家电的控制，连接传感器的子节点会将数据通过无线传输的方式发送给协调器节点，协调器节点通过串口将数据传给上位机（PC端）我们会用Microsoft Visual Studio在PC端做出一个用户界面接收到的数据在这个用户界面中得以显示，用户界面分为控制区和数据显示区，数据显示区可以实时监测传感器子节点反馈的数据信息，控制区有按钮控制，分别远程控制家电等。
同时我们不满足于单纯的PC端控制，我们运用网页和数据库技术，用网页做载体将电脑中的用户界面移植到网页中，设置一个登陆页面，输入账号密码进入用户界面，在手机端和电脑端登陆页面都可以达到相同的效果，实现只要有网的地方，就可以进行控制，并且网页链接数据库，以便储存用户界面上面的数据信息。
整体流程图如下：
3 技术概念应用
3.1 ZigBee技术
ZigBee技术是ZigBee联盟制定的一种无线通信标准，该标准定义了短距离、低速率数据传输的无线通信所需要的一系列协议标准。作为一种市面上比较流行的无线通信技术，它有着低功耗、低成本、时延短、网络容量大、安全、可靠等特点。ZigBee技术的缺点技术传输速率比较低，也正因为这一缺点导致功耗低，并且网络容量大，ZigBee网络中所能容纳的最多节点个数为65536个，所以在智能家居和商业楼宇自动化方面很有前景，而且ZigBee技术的组网模式也非常贴合智能家居个性化的设计，可以自由进行组网。
ZigBee芯片主要分为CC2430/CC2431/CC2530/CC2531/CC2538，本设计用到的是CC2530芯片。CC2530芯片集单片机、无线通信、ADC于一身，并且支持协议栈。
3.2 上位机软件
由于我们需要更直观的对室内所有子节点收到的信息进行处理和分析，所以需要在PC端开发一个用户界面，以便用户通过开关和数据显示窗口来满足自己的需求，本系统是用VS（Microsoft Visual Studio）的电脑端显示界面，所用的编程语言是C#。用户界面分为数据显示区和控制区，数据显示区用来实时监测数据，控制区设置按钮用来控制家电。只要通过串口线将PC端于ZigBee协调器相连接，就可以完成相应的监测和控制。
3.3 Web端
网页设计我们用的DreamWeaver（织梦者）软件，通过连接PHP数据库的形式，作为载体将用户界面迁移到网页上，我们设置登录入口，需要输入账户密码进行登陆，这样在手机上和电脑上，只要访问此网页，输入用户名和密码，就可以进入用户界面进行监测和控制，并且有数据库的存在，可以存放近期的一些数据供用户参考。
3.4 IAR开发环境
软件开发环境IAR是瑞典IAR Systems公司为微处理器开发的一个集成开发环境，并且可以针对不同的处理器提供不同的版本。IAR产品的主要特征如下：
（1）完全标准的C兼容；
（2）良好的版本控制和扩展工具；
（3）便捷的模拟和中断处理；
（4）工程中相对路径支持；
（5）内建对应芯片的程序速度和大小优化器。
所有CC2530芯片都需要通过IAR开发环境进行内部程序的编写，以便让写天气和每一个子节点各司其职，由于协调器节点和子节点之间采用无线通信的方式进行信息传递，所以要求我们在编写程序的时候要区分TX和RX，之后将对应程序下载到对应的芯片中。
4 总结
本文根据目前智能家居的现状，通过贯穿网站、数据库、上位机、协调器节点、终端节点、传感器、继电器的方式，成功的将软件和硬件结合起来，运用ZigBee自组网技术，根据环境的特点设计最具个性化的组网模式，最终实现智能家居家电控制系统，系统完整且运行流畅，个性简洁的用户界面，让数据直观，控制自如，结果与初衷相符。
关键词：ZigBee；智能家居；物联网
1 智能家居
1.1 介绍
随这科技的发展，物联网已经慢慢进入到人们的生活中，而智能家居是以住宅为核心，利用组网技术、网络通信技术、自动控制技术、语音控制技术将家居生活有关的设施互联，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居便利性、舒适性，并实现环保节能的居住环境。
1.2 设计原则
智能家居系统设计的成功与否，不能取决于系统的多少，系统的先进程度，以及高科技的家电等，往往取决于经济是否合理安排，系统能否正常运行，系统的使用和管理维护是否方便，换句话说，就是用最少的钱，最简便的途径，换来最大的功效，实现高质量的家居生活。这就要求了智能家居在设计中要遵守使用便利、标准化、方便性、轻巧型这几大原则。
1.3 不足之处
但是智能家居的概念自提出到现在，并没有普及到生活当中，由于没有制定明确的标准，市場上各色各样的产品设备层出不穷，无法统一产品标准，一旦小企业被市场淘汰，那么他们所安装的设备无人管理，对消费者也是一种不负责任，所以推进产品标准化进程是行业必由之路。
家居生活，是一个个性化彰显的地方，我们不能让客户去适应产品，而是需要让产品适应每家每户，这就需要在有灵活的组网方式，多样性的选择，这就说明，产品个性化是智能家居的生命所在。
2 设计内容
本文针对智能家居的发展现状，以及目前存在的一些优缺点，设计并开发了一套基于ZigBee的智能家居家电控制系统，本设计通过ZigBee子节点连接传感器、继电器的方式，传感器用来收集数据，而继电器主要是连接在子节点上进行一些常用家电的控制，连接传感器的子节点会将数据通过无线传输的方式发送给协调器节点，协调器节点通过串口将数据传给上位机（PC端）我们会用Microsoft Visual Studio在PC端做出一个用户界面接收到的数据在这个用户界面中得以显示，用户界面分为控制区和数据显示区，数据显示区可以实时监测传感器子节点反馈的数据信息，控制区有按钮控制，分别远程控制家电等。
同时我们不满足于单纯的PC端控制，我们运用网页和数据库技术，用网页做载体将电脑中的用户界面移植到网页中，设置一个登陆页面，输入账号密码进入用户界面，在手机端和电脑端登陆页面都可以达到相同的效果，实现只要有网的地方，就可以进行控制，并且网页链接数据库，以便储存用户界面上面的数据信息。
整体流程图如下：
3 技术概念应用
3.1 ZigBee技术
ZigBee技术是ZigBee联盟制定的一种无线通信标准，该标准定义了短距离、低速率数据传输的无线通信所需要的一系列协议标准。作为一种市面上比较流行的无线通信技术，它有着低功耗、低成本、时延短、网络容量大、安全、可靠等特点。ZigBee技术的缺点技术传输速率比较低，也正因为这一缺点导致功耗低，并且网络容量大，ZigBee网络中所能容纳的最多节点个数为65536个，所以在智能家居和商业楼宇自动化方面很有前景，而且ZigBee技术的组网模式也非常贴合智能家居个性化的设计，可以自由进行组网。
ZigBee芯片主要分为CC2430/CC2431/CC2530/CC2531/CC2538，本设计用到的是CC2530芯片。CC2530芯片集单片机、无线通信、ADC于一身，并且支持协议栈。
3.2 上位机软件
由于我们需要更直观的对室内所有子节点收到的信息进行处理和分析，所以需要在PC端开发一个用户界面，以便用户通过开关和数据显示窗口来满足自己的需求，本系统是用VS（Microsoft Visual Studio）的电脑端显示界面，所用的编程语言是C#。用户界面分为数据显示区和控制区，数据显示区用来实时监测数据，控制区设置按钮用来控制家电。只要通过串口线将PC端于ZigBee协调器相连接，就可以完成相应的监测和控制。
3.3 Web端
网页设计我们用的DreamWeaver（织梦者）软件，通过连接PHP数据库的形式，作为载体将用户界面迁移到网页上，我们设置登录入口，需要输入账户密码进行登陆，这样在手机上和电脑上，只要访问此网页，输入用户名和密码，就可以进入用户界面进行监测和控制，并且有数据库的存在，可以存放近期的一些数据供用户参考。
3.4 IAR开发环境
软件开发环境IAR是瑞典IAR Systems公司为微处理器开发的一个集成开发环境，并且可以针对不同的处理器提供不同的版本。IAR产品的主要特征如下：
（1）完全标准的C兼容；
（2）良好的版本控制和扩展工具；
（3）便捷的模拟和中断处理；
（4）工程中相对路径支持；
（5）内建对应芯片的程序速度和大小优化器。
所有CC2530芯片都需要通过IAR开发环境进行内部程序的编写，以便让写天气和每一个子节点各司其职，由于协调器节点和子节点之间采用无线通信的方式进行信息传递，所以要求我们在编写程序的时候要区分TX和RX，之后将对应程序下载到对应的芯片中。
4 总结
本文根据目前智能家居的现状，通过贯穿网站、数据库、上位机、协调器节点、终端节点、传感器、继电器的方式，成功的将软件和硬件结合起来，运用ZigBee自组网技术，根据环境的特点设计最具个性化的组网模式，最终实现智能家居家电控制系统，系统完整且运行流畅，个性简洁的用户界面，让数据直观，控制自如，结果与初衷相符。