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基于物联网技术的智能家居系统设计

《工业控制计算机} 2 0 1 3年第 2 6卷第 1 1期

基于物联网技术的智能家居系统设计 De s i g n o f I n t e l l i g e n t Ho me S y s t e m B a s e d o n I n t e r n e t o f T h i n g s T e c h n o l o g y

姜凯高凡 (青岛理工大学琴岛学院,山东青岛 2 6 6 1 0 6 ) 摘要

提出了一种基于物联网技术,以Z i g B e e无线传感器网络组织家庭子网,以数据传输单元作为家庭网关和家居控制中 心,以 GP R S技术结合 We b技术作为支撑的智能家居系统设计方案。文章分别介绍了系统方案的原理和 Z i g B e e无线通信模块的设计方案,并对 Z i g B e e通信的设计过程进行了详细说明。 关键词:智能家居,物联网,数据传输单元, Z i g B e e通信 Abs t r a c t The de s i gn o f t h e i n t el l i gen t h o me s ys t e m pr e s en t ed i n t hi s pa pe r i s b as e d on t h e I n t e r n e t o f t hi ng s, o r g an i z i ng" f ami l y

s u b— n e t wo r k t h r o u g h Z i gB e e wi r e l e s s s e n s o r n e t wo r k s, a d o p t i n g d a t a t r a n s f e r u n i t a s b o t h t h e f a mi l y g a t e wa y a n d t h e h o me co n t r ol ce n t r e, t ak i n g t h e c ombi n a t i on of GP RS t e ch n i qu e a n d t h e W eb t e ch ni qu e a s t he t ec hn i qu e s upp or t . T hi s p ap er i n t r o‘ duc e s r es pe c t i v el y t h e t he or i e s of t h e s y s t e m d es i gn, a nd t he d es i gn pl a n o f Zi gBe e wi r e l e s s dat a c o mmu ni ca t i o n

modu l e, wi t h t h e de si gn p r o c es s o f Zi gBee c omm u ni ca t i on e xp l a i n ed es pe ci al l y i n de t ai l . Ke y wo r ds: t h e I n t el l i g en t ho m e, t h e i n t er n e t o f t hi ng s, DTU, Zi gBee Co m mun i c a t i on

本设计开发了一种基于 Z i g B e e协议物联网技术的智能家

通信距离为 2公里,单个区域的覆盖面积理论为 1 2平方公里 1 . J, 因此,完全能够满足家庭子网的通信需求。家庭子网共包括以下功能终端:灯光功能终端、窗帘窗户功能终端、门磁功能终端、紧急报警功能终端、红外监控功能终端等五个部分。其中,前两个功能终端,由2 2 0 V市电作为供电方式;其他功能终端由干电池作为供电方式。家庭子网控制框图如图 2所示:

居系统,该系统采用嵌入式技术作为智能家居系统各功能单元的开发平台,采用 Z i g B e e技术进行智能家居系统内部功能单元的 局域网组网,利用 GP R S技术将智能家居系统的信息与数据库连接,保证使用者随时随地都能够通过手机、平板电脑等移动终端

了解家居系统的状态,并能够利用网络技术进行功能定制。 1 智能家居系统的设计方案简介

物联网技术在本项目中起到网络组织与数据管理的作用,智能家居系统按照网络分级包括广域网系统与局域网系统两大类。

1 . 1智能家居系统整体方案本设计整体采用广域网控制方式,系统由若干个家庭子网构成。每个家庭子网具有独立 I D,通过 GP R S通信方式将各自 信息上传到监控中心的数据库。监控中心负责对于每个家庭子网的状态信息进行实施监控,同时允许家庭成员通过 I n t e r n e t 访问、智能手机客户端等方式实时修改家居系统状态,配置每个家居系统功能终端的属性等,实现全双工通信。 GP R S数据通过通信服务提供商的网络链路进行传输,通信线路稳定性高,

能够 保证永久在线,十分适用于智能家居控制系统的应用。其中,整体系统功能如图 1所示: 图 2家庭子网功能框图 GPRS 、

口口口 口口口 :隘控数粥深度存储数捕 库

2 Z i g B e e通信软件程序设计

Z i g B e e通信软件程序采用模块化设计,整个程序包括主程序、系统初始化子函数、 US A R T初始化子函数、 US A R T数据发送子函数、 U S A R T数据接收子函数、看门狗子函数和延时函数等模块。 2 . 1 Z i g B e e通信主程序设计家庭子网功能终端采用 A V R单片机与 Z i g B e e模块进行数

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据交互,通信接 1 3为 U S AR T,通信模式采用中断方式,可以提高 图 1 智能家居系统整体框图

数据传输的响应速度。CP U负责程序控制,主要完成接收过程

1 . 2智能家居系统子网设计方案每个家庭子网作为局域网,通过一个 D T U组织星形网络结

的协议包的解释与发送过程的数据打包工作。为了防止程序跑飞,软件中启用了 A V R单片机的看门狗功能。主程序的作用为

构,通信方式基于 Z i g B e e通信协议。Z i g B e e比较稳定的点对点

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