基于ZigBee技術(shù)和Android系統(tǒng)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計

1/1基于ZigBee技術(shù)和Android系統(tǒng)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計

1概述

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，生活水平的不斷提升，人們越來越注重家居生活的安全與便利，從而推動了智能家居走入了人們的生活。智能家居是以住宅為平臺，利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、自動控制技術(shù)等技術(shù)，融合家庭需求，將家中的各種設(shè)備（如照明系統(tǒng)、窗簾控制、家電控制等）全部接入到網(wǎng)絡(luò)當中，對家居狀態(tài)進行遠程的監(jiān)控和管理，優(yōu)化人們的生活方式[1]。

2總體設(shè)計

本文結(jié)合用戶需求，從功耗、經(jīng)濟、操作等方面入手[2]，提出了基于Android和ZigBee的智能家居控制系統(tǒng)，系統(tǒng)總體設(shè)計，如圖1所示。本系統(tǒng)由ARM家庭網(wǎng)關(guān)模塊、ZigBee模塊和Android客戶端組成。其中ARM家庭網(wǎng)關(guān)模塊為中心控制單元，通過ZigBee模塊收集各個傳感器采集的各項數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)實時反饋到Android客戶端，同時用戶可經(jīng)過Android客戶端遠程控制家電設(shè)備。

3系統(tǒng)硬件設(shè)計

該系統(tǒng)硬件主要分為ARM家庭網(wǎng)關(guān)模塊、ZigBee模塊。

ARM家庭網(wǎng)關(guān)模塊

ARM家庭網(wǎng)關(guān)模塊作為系統(tǒng)的核心，用來連接ZigBee網(wǎng)絡(luò)和外部Internet網(wǎng)絡(luò)。采用Cortex-A8處理器，加上SDRAM、Flash和串口等基本模塊，外加Internet模塊及ZigBee模塊，使網(wǎng)絡(luò)通信性能更為強大，家庭網(wǎng)關(guān)結(jié)構(gòu)如圖2所示。一方面負責(zé)連接ZigBee網(wǎng)絡(luò)，并利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)獲取各種傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息;另一方面將傳感器采集到的數(shù)據(jù)信息，打包成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流，通過外部Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至手機端，同時對遇到的緊急情況如煤氣泄漏、漏水等，將進行聲音報警并發(fā)送短信給手機客戶端，并執(zhí)行相應(yīng)地操作[3]。

ZigBee模塊

ZigBee模塊采用采用TI公司推出的新一代SOC芯片CC2530芯片，該芯片包括了極好性能的一流的RF收發(fā)器，工業(yè)標準增強型8051MCU，系統(tǒng)中可編程的閃存，8KBRAM等功能[4]。ZigBee網(wǎng)絡(luò)由一個協(xié)調(diào)模塊以及多個路由模塊和多個終端設(shè)備節(jié)點模塊組成。

ZigBee協(xié)調(diào)模塊是ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊的核心，負責(zé)啟動整個網(wǎng)絡(luò)，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的建立、連接、退出以及網(wǎng)絡(luò)地址的分配。協(xié)調(diào)模塊主要涉及網(wǎng)絡(luò)的啟動和配置，一旦這些都完成后，它又成為路由模塊，允許其他設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，擴大信號傳輸范圍的作用。ZigBee設(shè)備節(jié)點模塊主要負責(zé)對傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)進行采集和處理，并控制各種家電設(shè)備。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件是采用Android開發(fā)的APP，包括家居控制、家居檢測、音樂系統(tǒng)、生活模式設(shè)置等模塊。家居控制模塊可以對家電設(shè)備，如空調(diào)、電視等進行控制，還可以進行對燈光、插座、窗簾、遙控等進行控制，界面如圖3所示;家居檢測模塊可以通過各傳感器獲取到室內(nèi)與室外的溫濕度，光照度，煙霧等數(shù)據(jù)，界面如圖4所示;音樂系統(tǒng)是為家居系統(tǒng)提供背景音樂，無論在哪個房間，哪個位置都能聽到優(yōu)美的音樂;系統(tǒng)支持4種常見生活模式設(shè)置，普通模式、會客模式、外出模式、睡眠模式等，通過不同生活模式的.簡單設(shè)置，使系統(tǒng)智能實施場景布置、報警聯(lián)動等功能。

5總結(jié)

本文將ZigBee無線技術(shù)與Android智能操作系統(tǒng)緊密結(jié)合，運用到智能家居中，有很高市場應(yīng)用價值。但是本系統(tǒng)只是依據(jù)一個住宅模型進行設(shè)計，還沒有應(yīng)用到實際的家庭中，研發(fā)技術(shù)還有待于進一步的提高，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，如何將這些技術(shù)應(yīng)用到智能家居控制系統(tǒng)上來，提高系統(tǒng)的高應(yīng)用性和高可用性，使之能更好地為人們的家居生活提供便利，是需要我們繼續(xù)深入研究的[5]。

參考文獻：

[2]屈偉明.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠程控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工