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基于ZigBee技術(shù)和Android系統智能家居系統的設計
1 概述
隨著(zhù)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(lái)越注重家居生活的安全與便利，從而推動(dòng)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(jìn)的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)、綜合布線(xiàn)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等技術(shù)，融合家庭需求，將家中的各種設備（如照明系統、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(jìn)行遠程的監控和管理，優(yōu)化人們的生活方式[1]。
2 總體設計
本文結合用戶(hù)需求，從功耗、經(jīng)濟、操作等方面入手[2]，提出了基于A(yíng)ndroid和ZigBee的智能家居控制系統，系統總體設計，如圖1所示。本系統由ARM家庭網(wǎng)關(guān)模塊、ZigBee 模塊和Android客戶(hù)端組成。其中ARM家庭網(wǎng)關(guān)模塊為中心控制單元，通過(guò)ZigBee 模塊收集各個(gè)傳感器采集的各項數據，將數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)反饋到Android 客戶(hù)端，同時(shí)用戶(hù)可經(jīng)過(guò)Android 客戶(hù)端遠程控制家電設備。
3 系統硬件設計
該系統硬件主要分為ARM家庭網(wǎng)關(guān)模塊、ZigBee 模塊。
3.1 ARM家庭網(wǎng)關(guān)模塊
ARM家庭網(wǎng)關(guān)模塊作為系統的核心，用來(lái)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)結構如圖2所示。一方面負責連接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據信息;另一方面將傳感器采集到的數據信息，打包成網(wǎng)絡(luò )數據流，通過(guò)外部Internet網(wǎng)絡(luò )發(fā)送至手機端，同時(shí)對遇到的緊急情況如煤氣泄漏、漏水等，將進(jìn)行聲音報警并發(fā)送短信給手機客戶(hù)端，并執行相應地操作[3]。
3.2 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，系統中可編程的閃存，8KBRAM等功能[4]。ZigBee 網(wǎng)絡(luò )由一個(gè)協(xié)調模塊以及多個(gè)路由模塊和多個(gè)終端設備節點(diǎn)模塊組成。
ZigBee協(xié)調模塊是ZigBee網(wǎng)絡(luò )模塊的核心，負責啟動(dòng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò )，包括無(wú)線(xiàn)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)調模塊主要涉及網(wǎng)絡(luò )的啟動(dòng)和配置，一旦這些都完成后，它又成為路由模塊，允許其他設備加入網(wǎng)絡(luò )，擴大信號傳輸范圍的作用。ZigBee設備節點(diǎn)模塊主要負責對傳感器節點(diǎn)的數據進(jìn)行采集和處理，并控制各種家電設備。
4 系統軟件設計
本系統軟件是采用Android開(kāi)發(fā)的APP，包括家居控制、家居檢測、音樂(lè )系統、生活模式設置等模塊。家居控制模塊可以對家電設備，如空調、電視等進(jìn)行控制，還可以進(jìn)行對燈光、插座、窗簾、遙控等進(jìn)行控制，界面如圖3所示;家居檢測模塊可以通過(guò)各傳感器獲取到室內與室外的溫濕度，光照度，煙霧等數據，界面如圖4所示;音樂(lè )系統是為家居系統提供背景音樂(lè )，無(wú)論在哪個(gè)房間，哪個(gè)位置都能聽(tīng)到優(yōu)美的音樂(lè );系統支持4種常見(jiàn)生活模式設置，普通模式、會(huì )客模式、外出模式、睡眠模式等，通過(guò)不同生活模式的簡(jiǎn)單設置，使系統智能實(shí)施場(chǎng)景布置、報警聯(lián)動(dòng)等功能。
5 總結
本文將ZigBee無(wú)線(xiàn)技術(shù)與Android智能操作系統緊密結合，運用到智能家居中，有很高市場(chǎng)應用價(jià)值。但是本系統只是依據一個(gè)住宅模型進(jìn)行設計，還沒(méi)有應用到實(shí)際的家庭中，研發(fā)技術(shù)還有待于進(jìn)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)應用到智能家居控制系統上來(lái)，提高系統的高應用性和高可用性，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設計與實(shí)現[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014.4.
[3]朱祥賢.基于A(yíng)ndroid和ZigBee的智能家居系統設計[J].數字技術(shù)與應用，2014.9.
[5]姜宇航.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統設計[D].吉林大學(xué)，2014.5.
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