李 晨,路来智

（滨州学院信息工程系，256600）

基于ZigBee和红外技术的控制系统设计

李 晨,路来智

（滨州学院信息工程系，256600）

本课题探究的是基于ZigBee以及红外遥控技术,实现新的这个家电设备的一种控制系统的方案。通过这个ZigBee技术的一个强大的无需网络功能,能够实现一个控制器作为ZigBee网络的这样一个协调器节点,控制电器设备能够实现在网络的这个终端节点完成组网。本课题中，进一步探究ZigBee技术的这个特点以及一些应用的领域,介绍了ZigBee设备的的一些类型,同时也探究了网络结构,并且深入研究每一层的ZigBee协议。在本课题的最后重点探究的是是控制系统的这个硬件总系统的设计。

红外遥控；ZigBee；控制系统

1 红外技术

红外光谱也就是在这个可见光区域以及微波领域之间的光,这里的波长范围差不多就是在于0.75 -1000微米之间。红外传输也就是点对点的这样一种无线传输的这样方式,不过它的这个传输距离不会特别远,还有必须能够瞄准我们的目标,不是有传输距离之间的障碍,而不是通过红外信号障碍,无法正常有效控制信息传播的这个进度。红外遥控控制通常使用近红外光传输控制的这个指令,其通信原理就是:红外信号代码使用的二进制代码,而最后的编码就是通过脉冲宽度来实现的。

许多在我们的生活中获得到的各种不同的红外遥控的一个系统,但是他们的这个原理没有多大不同,最大的不同就是系统使用不一样的这个信号编码格式,利用这个些信号38-40 KHZ的固定频率来实现一个调制载波信号,之后再通过红外发射信号驱动放大后管,接收目标的红外接收端。红外遥控的这个特点是能够比较简单的调制,并且方便后续编码,可以轻松实现多通道控制。

2 ZigBee技术

2.1 ZigBee体系结构

ZigBee协议是我们现在的研究更多的是这个无线通信的这样协议、ZigBee协议栈是通过称为层模块来构建的。对于每个子层是由这个服务访问点为上面的没层提供这个数据还有一个管理服务,由SAP数据实体为上层提供数据传输服务,并利用这个SAP管理实体为其上层提供访问这个内部参数,还有配置以及这个数据管理服务。另外这些的SAP都是能够利用服务原语来达成一个任务的。我们知道的无线通信协议,相比之下, ZigBee协议设计会更加地紧凑而且简单且更加容易实现这个效果。

2.2 ZigBee网络拓扑结构

ZigBee网络层也就是支持包含一个主从星型,还有树型,移机这个网状拓扑结构的设备。星型拓扑结构的网络节点相互不沟通,所有通信都必须通过协调器节点的节点。在树的拓扑的这个结构里面,包括这个协调器的节点,还有这个路由节点移机终端节点。对于协调器节点主要是负责网络引导,选择这个关键的一些网络参数,路由节点能够实现数据路由、网络能够控制的扩展ZigBee路由器,对于这个终端节点路由节点转发信息通常通过在传输到协调器节点。在这个网状结构中,节点之间是能够相互通信的,数据的这样一个转发大多都是多跳路由,是最复杂的拓扑结构之一。

2.3 ZigBee物理层协议规范

物理帧格式是由这个同步头还有物理以及物理帧长度可变负荷域。对于这同步的前四个字节能够引导得知前代码,这个代码用于收发器接收帧,并且能够根据其特点来达到这个同步以及一个符号同步,这个前代码是由一个二进制0的象征形成的。最后一个字节的帧同步起动分离器,用于同步域的这个结束移机开始。对于物理帧头的这个低七位是有效,也就是代表帧的长度,物理加载域的这个帧长度不能多于127个字节,框架的荷载在物理域PSDU,用于携带一般MAC帧。

3 控制系统总体设计

家电控制的这个领域红外遥控技术比较成熟了,红外控制系统的这个原则目前市场上几乎相同的,所不同的是,它们是不同的信号编码格式。ZigBee技术是新型的这样一种短距离网络通信的这种技术，是相对低功耗并且低数据速率以及这个比较低成本等的这个特点,结合这两个为了实现家电设备的这样一个控制。使用ZigBee强大的这个网络功能、家庭控制设备在网络环境中,可以实现这个控制单元的整体控制。

4 结语

本课题首先介绍的是红外信号的相关知识,之后是对三种类型的ZigBee设备类型和这个系统结构以及网络拓扑结构进行了一个比较细致探讨,之后再通过引入这个ZigBee的相关协议规范。在本课题中也提到了这个控制系统的一个总体框架介绍，基于ZigBee移机这个红外技术来控制控制这些设备。在最后探究了系统的一个总体框架,以及对于这个控制单元的硬件电路模块的一个设计，达到成功控制单元以及这个网络控制设备,并完成系统控制信号的这个传输功效。

[1] 丁飞，张西良，张世庆，王涛.ZigBee技术的硬件实现模式分析[[J].单片机与嵌入式系统应用.2006

[2] 安庆敏，吴明光，陈波.基于ZigBee的无线通信网络平台[[J].低压电器.2007

[3] 周游，方滨，王普.基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统[[J].电子技术应用.2005

[4] 朱向庆，王建明.ZigBee协议网络层的研究与实现[[J].电子技术应用.2006

[5] 张周，周剑扬，闰沫.ZigBee在智能家居系统中的应用研究[[J].工业控制计算机.2006

李晨，男，1992.9，民族：汉，籍贯：安徽省黟县人，本科学历，研究方向：信息通信。

路来智，男，1980.4，民族：汉，籍贯：山东沾化人，研究方向：物联网

Design of control system based on ZigBee and infrared technology

Li Chen,Lu Laizhi
（Department of information engineering,Binzhou University,256600）

This research is based on ZigBee and infrared remote control technology,a new control system for the new home appliance equipment.Through the ZigBee technology a powerful network function without, can realize a controller as the ZigBee network of such a coordinator node and control equipment to achieve complete network in the network of the terminal nodes.In this paper,further to explore the realm of the characteristics of ZigBee technology and some applications,introduces the ZigBee device of some type,and analyze the structure of the network,and makes a deep research on each layer of the ZigBee protocol.In the end of the research,the design of the hardware system is the control system.

infrared remote control;ZigBee;control system

课题项目：国家级大学生创新训练计划项目 基于ZigBee技术的多功能遥控器设计 编号：201310449141

科研基金项目：基于ZigBee技术的智能家居控制系统研究 编号：BZXYG1310