马玉清，吴房胜

（安徽工商职业学院，安徽 合肥 231131）

Zigbee技术在家电控制中的应用

马玉清，吴房胜

（安徽工商职业学院，安徽 合肥 231131）

介绍了ZigBee技术的特点及传输格式，分析了其在智能家居控制系统中的适应性，并给出了传感器节点硬件和软件设计，该设计完全符合家庭控制需求，具有广阔的市场发展潜力。

ZigBee;智能家居;传感器;远程控制

随着计算机、移动通信和无线传感技术的飞速发展，人们生活水平得到了提高，人们对智能化家居控制管理提出新的需求。智能家居管理一般由家庭内部网络、外部公共网络和网络终端共同组成。内部网络作为智能家居的核心部分，网络无线覆盖已成为趋势，短距离无线通信技术应运而来[1]。目前常见短距离无线通信技术有蓝牙、WiFi、ZigBee和红外等，综合各技术特点，ZigBee技术最适于智能家居控制网络应用。

1 Zigbee技术概述

概况起来，Zigbee技术特点表现在以下几个方面：超低功耗、网络容量大、数据传输可靠、时延短、实现成本低这几个方面[2]。

2 Zigbee技术在家居控制中的适应性研究

ZigBee技术主要在传输距离短、传输速率要求不高的网络设备之间。一般情况下，只要符合设备节点之间距离短、设备成本低、数据传输量小、设备小且空间有限、设备电力支撑能力一般且网络覆盖主要在监控或控制等需求特点，均可以采用ZigBee技术实现。同时随着ZigBee技术的不断发展，技术更加完善和规范，吸引着越来越多的公司致力于ZigBee技术产品研发。目前基于ZigBee技术的无线网络，已经在家庭自动化控制、工业、环境监测、医疗护理、食品保鲜运输及监测等领域得到广泛应用。

3 基于Zigbee技术家居控制应用设计

3.1 设计思想

结合智能家居控制系统组网和 ZigBee技术特点，本文设计由传感器节点、路由器节点以及相关协调器组成的智能家居控制系统。其中传感器节点主要完成家庭居住信息的采集和发送；路由器节点则是负责传感网的管理及数据路由转发；协调器节点则是完成传感网网络构建、节点管理及数据处理和系统外接。传感网网络拓扑采用簇树形网络结构，若家庭空间较大时，则可以适当增加路由传感节点确保各节点的互连通信和系统扩展。智能家居控制传感网拓扑如图所示1：

图1 智能家居控制网络拓扑

3.2 硬件设计

智能家居控制系统网络分别由传感器节点、路由器和协调器节点组成，协同完成家庭数据信息的采集、处理和发送。如图2所示为CC2530外围电路设计：

图2 CC2530外围电路设计

节点上的按键主要便于用户操作而设计；LED显示模块则由四个LED发光二极管构成，依次表示当前节点的工作状态。LED1常亮，代表网络建立成功；LED2闪烁代表红外数据向外发送；LED3代表数据配置操作；LED4表示的用户扩展。

结合网络节点具体功能，具体硬件设计为：传感器节点硬件设计，如图3所示：

图3 传感器节点硬件设计

路由器节点硬件设计，如图4所示：

图4 路由器节点硬件设计

协调器节点硬件设计，如图5所示：

图5 协调器节点硬件设计

本文选择由TI公司生产的CC2530芯片作为系统核心处理部分，它是基于 8051内核频率为2.4Ghz射频芯片。系统电源选择MAX698型号电压转换芯片，完成电压的来回切换；时钟则是通过与处理器之间的18和19引脚相连，确保系统运行时准确的时钟频率；而系统可以低功耗运行的保障由33.268晶振提高，与处理器的22和23引脚相连；射频天线部分由阻抗和天馈两部分两路构成；2530芯片中的URTO和RS-232的九针连接器相连作为系统对外串行端口；系统显示部分选择LED显示模块，分别有红色、绿色和黄色三种发光二极管构造，实时显示当前的工作状态；而传感器节点的温度湿度传感器选择瑞士Seminem公司的 SHT10；一氧化碳传感器选择CO-CF-1000；烟雾传感器利用由豪恩研发的LF-82L分子传感器；而空气检测传感器选择同样来自豪恩 902C型号传感器；室内亮度传感器选择由安捷伦公司研发生产的一种环境模拟型传感器8003-LDPS。

3.3 软件设计

系统软件信息处理流程，围绕CC2530核心处理器进行。由传感器完成信息的无线采集，通过TX和RX FIFO函数完成信息的收发操作。数据发送时，利用RFD向TX 函数导入发送数据，而已接收数据通过RFD读取来自RX中的数据。

4 结束语

本文通过对ZigBee无线通信技术的特点，分析了其在智能家居控制系统网络中的应用。采用簇树网络拓扑组网形式，基于CC2530芯片完成系统中传感器节点、路由器节点和协调器的设计，并给出具体的硬件设计和软件流程设计。本课题研究符合智能家居对短距离、低成本、低功耗的要求，达到了智能家居系统的设计目标，为智能家居系统的进一步研究和应用提供了参考。

[1]康祥喆. 浅谈我国智能家居的现状及发展趋势[J].中国科技信息.2014(08).

[2]吴铁洲,周慧军,李飚. 基于ZigBee技术的智能家居系统设计[J].湖北工业大学学报.2010(01).

Application of Zigbee technology in the home control

MA Yu-qing,WU Fang-sheng
(Anhui Business Vocational College,Hefei Anhui 231131)

It introduces ZigBee technology features and transmission format,analyze its suitability in intelligent home control systems,and gives the sensor node hardware and software design,which is fully in line with the needs of family control,has broad market potential.

ZigBee; Smart Home; Sensor; Remote Control

：A

10.3969/j.issn.1672-7304.2016.01.062

1672–7304(2016)01–0133–02

安徽省省级质量工程项目（基金号：2015mooc180、2015mooc178），安徽省高校重点自然科学研究项目，项目编号：KJ2015A389; 安徽省大学生创客实验室建设计划，项目编号(2015ckjh142)。

（责任编辑：张时玮）

马玉清（1980-），女，山东泰安人，讲师，研究方向：智能控制。