摘 要

伴随着科技的进步，人们追求高品质生活的步伐也愈发加快，为了拥有更美好的居住环境，人们从未停止脚步，这也给用科技改变生活方式的智能家居带来了前所未有的机会。正因为对于智能家居有着很大的需求的空间，所以有很多人都加入到智能家居的行列之中，促进了智能家居产业飞速的发展。

对于传统的家居系统来说，只能做到基本的简单开关的开与关，不能做到远程的实时控制。本文首先对蓝牙、Wifi、ZigBee三种无线通讯技术进行比较，最终得出ZigBee技术相对于其他的两种通信技术而言具有低成本、组网快、扩展性好、低功耗等诸多优点，进而成为了本智能家居系统设计的技术核心所在。所以本文设计的智能家居系统主要是通过ZigBee无线技术组成无线传感和控制网络，利用现在家庭中基本都有的计算机组成家庭系统的网关，ZigBee协调器与网关相连采集数据、传输命令等，再与ZigBee其他模块之间组成网络进行信息的传输、控制，最后选择具有Android系统的手机、笔记本等作为远程控制终端，实现对智能家居系统的远程实时控制。本文设计的系统充分的利用家庭内部已有的一些资源来组建的，充分降低了安装的成本，应用起来十分的方便、简单。本文同时结合了传感器原理、嵌入式系统原理及ZigBee无线通讯技术等方面知识，采用一款由TI公司生产研发的完全兼容8051内核，同时支持IEEE802.15.4协议的无线射频单片机——CC2530芯片，设计出基于ZigBee技术的智能家居管理系统。

关键词: 智能家居；ZigBee技术；CC2530 ；远程控制

Abstract

With the progress of science and technology, people strive for the pace of high quality of life is also accelerating, in order to have a better living environment, people never stop the pace, which also used to change the way of life smart home has brought unprecedented opportunities. It is because of the smart home has a great demand for space, so many people have joined the ranks of the smart home, to promote the rapid development of smart home industry.

 For the traditional home system, can only do the basic simple switch on and off, can not do remote real-time control. This paper first compares the five wireless communication technologies of Bluetooth, Wifi and ZigBee, and finally concludes that ZigBee technology has many advantages such as low cost, fast networking, good scalability and low power consumption compared with the other two communication technologies. And then become the smart home system design technology core. Therefore, this design of intelligent home system is mainly through ZigBee wireless technology to form a wireless sensor and control network, the use of the family now have the basic computer system composed of home gateway, ZigBee coordinator and gateway connected to collect data, transmission orders, etc. And ZigBee other modules between the composition of the network for information transmission, control, and finally select the Android system with mobile phones, notebooks as a remote control terminal, to achieve intelligent home system remote real-time control. This article designed the system to make full use of some resources within the family to set up, and fully reduce the cost of installation, the application is very convenient and simple. This paper combines the principles of sensors, embedded system theory and ZigBee wireless communication technology and other aspects of knowledge, using a company developed by TI's fully compatible 8051 core, while supporting IEEE802.15.4 protocol radio frequency chip - CC2530 chip, design Based on ZigBee technology, intelligent home management system.

Key words: smart home; ZigBee technology; CC2530; remote control

目 录

第1章 绪论 1

1.1选题背景与研究意义 1

1.2 智能家居概述 1

1.3 国内外发展现状 2

1.4 本文内容及安排 2

第2章 智能家居系统设计 3

2.1 智能家居控制系统总体功能 3

2.2 关键技术选型 3

2.2.1 组网方式选择 3

2.2.2 无线通信技术的选型 4

2.3 智能家居系统结构 5

2.4 本章小结 5

第3章 系统硬件平台搭建 6

3.1 网关硬件设计 6

3.2 ZigBee无线通讯模块的比较及选型 6

3.3 基于CC2530的ZigBee节点设计 8

3.3.1 CC2530射频模块概述 8

3.3.2 CC2530射频模块设计 9

3.3.3 控制模块选型与设计 10

3.4 本章小结 12

第4章 系统软件设计 13

4.1 系统软件总体设计 13

4.2 软件开发环境 14

4.3 网关程序设计 15

4.4 ZigBee网络软件设计 15

4.4.1 协调器的程序设计 15

4.4.2 Z-Stack协议栈 16

4.5 本章小结 16

第5章 智能家居系统调试 17

5.1 Android客户端的软件设计实现 17

5.2 通信功能的实现 18

5.3 智能家居照明系统的调试 19

5.4 智能家居系统的窗帘控制 19

5.5 本章小结 21

第6章 结论和展望 22

6.1 结论 22

6.2 展望 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

1.1选题背景与研究意义

随着社会的日益进步，科技的日新月异和生活水平的日渐提高，人们对生活的追求不再仅仅是对温饱等基本物质生活的追求，更是人们在精神层面上对基本物质需求的升华、追求和享受。现今社会世界经济形式和信息科技技术产业在蓬勃发展，特别是通讯、网络技术以及计算机、控制技术的迅猛发展与提高，人们在生活中的消费水平提高后，越来越多的希望实现家庭生活更现代化，衣食住行更舒适化，居住的环境更安全化，对普通住宅以及别墅等的追求己经从过往的奢华转向追求“智慧”的家居形式即为智能化的家居，享受着其所带来的便捷、安全、舒服的家庭生活环境^[1]。

现今社会是一个知识爆炸、科技信息高速发展的社会，随着90后、00后逐渐进入社会，成为社会的主导成员，传统的思想已经不再是社会的主流，新的一代对于生活的要求也不再像老一代那么简单的只是温饱、能够满足基本的生活要求就行了，现在新一代都是追求时尚、便捷、舒适的享受型的一代。最近Android系统发展迅速，应用广泛，使用这个系统的移动终端设备也越来越普遍，故本文选用这个便于携带的设备作为远程控制终端很符合人们日常使用要求，既方便又是家庭常用的移动设备。

通过设计的这个移动终端设备，智能家居系统可以实现对家居系统的控制，可以远程的遥控，很是方便，对便捷的智能家居系统研究具有很大的意义。

1.2 智能家居概述

智能家居一词并不是最近才有的，早在上个世纪90年代的时候比尔盖茨的豪宅就运用了智能家居的理念，他所运用的理念到迄今为止来说对于普通人都是非常新潮的。在最近“物联网热”的年代，智能家居一词又被大家所提起。但与以前相比，这次智能家居的再次崛起不仅使用在极少数富人家里还深入到了普通百姓家。