zigbee的家居智能安防系统设计
目 录
一、 引言 1
二、 ZigBee技术简介 2
（一） ZigBee技术概述 2
（二） ZigBee的无线传感器网络概述 2
三、 智能家居安防系统整体设计 4
（一） 智能家居安防系统结构 4
（二） 智能家居安防网络中各个节点作用 4
四、 智能家居主控芯片介绍 5
（一） 芯片的选择 5
（二） CC2530的功能介绍 7
（三） CC2530外围电路介绍 9
五、 智能家居控制系统硬件电路设计 10
（一） CC2530与PC机串口连接电路设计 10
（二） 天线阻抗匹配电路设计 10
（三） 电源电路设计 11
（四） 终端节点设计 11
六、 ZigBee家居智能安防系统的软件设计 15
总结 19
致谢 20
参考文献 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元器件清单 24
附录四 部分程序 25
引言
智能家居是在物联网的影响之下的物联化的体现，它可以定义为一个过程或者是一个系统，主要是以住宅为平台的，是兼备着网络通信和设备自动化为一体的高效、结舒适、安全、便利的居住环境。科技发展迅速，人们对生活的要求也不断的提高，人们不再满足于有一个容身之所，而是希望住得舒适，住的安逸，住的放心。现如今智能家居能给人们一种全新的生活体验。虽然快节奏的生活使得人们不得不去追求便捷的家庭生活，与此同时人们也在迫切的渴望家庭居住环境具备更可靠更实用的安防设施。然而无论什么形式的智能家居，都需要一个通讯网络支撑，然后将家居中的各种设备连接到系统当中。
智能家居,也被称为智能住宅,它正朝着有无缝遥控、无缝控制联动、高速数据传输等功能融合在一起并且更加深入的方向开发，让其成为生活中的必需是未来的家庭生活的发展方向，其关键技术为兼容性强的家庭控制器和满足信息传输需要的家庭网络。目前,智能家庭网络技术有三种，有线连接、无线连接和混合连接。本文主要讲的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
而无论什么形式的智能家居，都需要一个通讯网络支撑，然后将家居中的各种设备连接到系统当中。
智能家居,也被称为智能住宅,它正朝着有无缝遥控、无缝控制联动、高速数据传输等功能融合在一起并且更加深入的方向开发，让其成为生活中的必需是未来的家庭生活的发展方向，其关键技术为兼容性强的家庭控制器和满足信息传输需要的家庭网络。目前,智能家庭网络技术有三种，有线连接、无线连接和混合连接。本文主要讲的就是其中的无线连接技术。但实际生活中大多数采用的是不便宜的并限制系统应用的混合布线技术。出于成本等问题本文研究的家居智能安防系统就是采用无线方式，并且以灵活变通、方便使用的特点成为大众所欢迎和接受的。用于智能家居无线通信技术包括:Ir2DA红外技术,蓝牙和ZigBee技术等。其中IrDA由于它是一种以点对点的工作方式，因此它的使用性是不适合用于家庭的组网方式的，并且使用起来也是不方便，甚至它的失误率也是极高的；而不采用蓝牙技术则是因为它的网络规模是不够大的而且价格也很高。所以，在这项研究中,我是选用一个可以自行组合、任意安装，设备的扩展性能强、功耗低，且价格不是很高的ZigBee技术。用它设计一种无线智能家居安防系统使其符合现代家庭的绿色生活的理念，它具备很多其他技术所达不到的效果。而该系统具备着简单的布线,便于安装，维修也很方便，可及时检测到故障并及时修复的优点。通过使用的传输范围,安全,可信赖,规模大的网络的ZigBee技术来设计和实现智能家居远程安全系统。
ZigBee技术简介
ZigBee技术概述
ZigBee,这个名词是来源于蜜蜂群在发现位置的情况下，通过跳八字舞来告诉自己的伙伴。也就是说蜜蜂是通过这样的方法组成了整个群体内部的通信网络。因此，人们称这种状态为ZigBee无线网络通信技术。
在当代的工业中，对无线传感网络通信技术的需求是愈演愈烈的。而且，这一技术是非常可靠并能够抵抗外来的各种电磁干扰。因此，通过人们的刻苦专研，终于在2003年正式的问世了，并且进入到人们的生活中。
ZigBee技术是新兴崛起的一种无线传感网络技术。并且是一种很便宜的、低功耗、复杂程度低、低速率的短距离无线自动组网通信技术。ZigBee技术主要应用各种设备之间短距离的传输和信息的发送。所以非常适用于家电和小型电子设备的无线控制指令传输。它的主要特点包括以下几个方面：
低耗电。两节五号干电池支持1个节点工作6-12个月，甚至更长。
(2)可靠。采用碰撞避免机制。发送数据的时候，需要一个时间段，而且必须是固定的带宽通信服务专用的时间段,以避免不必要的冲突。
(3)时延短。通信中和从休眠状态中激活的两种时延都是非常短的
(4)网络规模大。可能包含多大上万个节点。
(5)安全。数据能完整的检查和鉴权功能是由ZigBee技术提供的，并且它的加密算法是采用通用的AES．128，不同的模式可以使得它能灵活的确定其安全属性。
(6)高保密性。采用的出厂编号是64位的，并支持AES．128加密。
ZigBee的无线传感器网络概述
支撑着ZigBee技术的三种网络拓扑结构分别为：星型网、树型网和网状网。其中适合应用于自动控制和远程控制领域的星型网络是一种最节能、成本最低、结构最简单的网络。
首先将ZigBee主无线模块设置为协调器，然后将其它的节点模块作为终端器件。网络建立工作后，对于有效的信道，协调器网络层会最先开始请求MAC层，紧接着使用能量检测扫描，以排除可能占用的有效信道。为了能量检测，扫描协调器网络层将通过发送的扫描类型参数设置为能量检测扫描的MLME．SCAN．扫描结果通过MLME．SCAN．Confirm原语返回到网络，然后进一步对反馈的回来的信息做一些适当处理。如果协调器的网络管理层查不到与其它的节点模块通信的合适的信道，将会马上终止建网，并且向协调器应用层发出建网失败信息的同时，也会立即通过发送参数状态为STARTUP-FAILURE的原语NLME-NETWORK-FORMATION．confirm给应用层知道并做出相关的处理。如图1所示。
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一、 引言 1
二、 ZigBee技术简介 2
（一） ZigBee技术概述 2
（二） ZigBee的无线传感器网络概述 2
三、 智能家居安防系统整体设计 4
（一） 智能家居安防系统结构 4
（二） 智能家居安防网络中各个节点作用 4
四、 智能家居主控芯片介绍 5
（一） 芯片的选择 5
（二） CC2530的功能介绍 7
（三） CC2530外围电路介绍 9
五、 智能家居控制系统硬件电路设计 10
（一） CC2530与PC机串口连接电路设计 10
（二） 天线阻抗匹配电路设计 10
（三） 电源电路设计 11
（四） 终端节点设计 11
六、 ZigBee家居智能安防系统的软件设计 15
总结 19
致谢 20
参考文献 21
附录一 原理图 22
附录二 PCB图 23
附录三 元器件清单 24
附录四 部分程序 25
引言
智能家居是在物联网的影响之下的物联化的体现，它可以定义为一个过程或者是一个系统，主要是以住宅为平台的，是兼备着网络通信和设备自动化为一体的高效、结舒适、安全、便利的居住环境。科技发展迅速，人们对生活的要求也不断的提高，人们不再满足于有一个容身之所，而是希望住得舒适，住的安逸，住的放心。现如今智能家居能给人们一种全新的生活体验。虽然快节奏的生活使得人们不得不去追求便捷的家庭生活，与此同时人们也在迫切的渴望家庭居住环境具备更可靠更实用的安防设施。然而无论什么形式的智能家居，都需要一个通讯网络支撑，然后将家居中的各种设备连接到系统当中。
智能家居,也被称为智能住宅,它正朝着有无缝遥控、无缝控制联动、高速数据传输等功能融合在一起并且更加深入的方向开发，让其成为生活中的必需是未来的家庭生活的发展方向，其关键技术为兼容性强的家庭控制器和满足信息传输需要的家庭网络。目前,智能家庭网络技术有三种，有线连接、无线连接和混合连接。本文主要讲的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
而无论什么形式的智能家居，都需要一个通讯网络支撑，然后将家居中的各种设备连接到系统当中。
智能家居,也被称为智能住宅,它正朝着有无缝遥控、无缝控制联动、高速数据传输等功能融合在一起并且更加深入的方向开发，让其成为生活中的必需是未来的家庭生活的发展方向，其关键技术为兼容性强的家庭控制器和满足信息传输需要的家庭网络。目前,智能家庭网络技术有三种，有线连接、无线连接和混合连接。本文主要讲的就是其中的无线连接技术。但实际生活中大多数采用的是不便宜的并限制系统应用的混合布线技术。出于成本等问题本文研究的家居智能安防系统就是采用无线方式，并且以灵活变通、方便使用的特点成为大众所欢迎和接受的。用于智能家居无线通信技术包括:Ir2DA红外技术,蓝牙和ZigBee技术等。其中IrDA由于它是一种以点对点的工作方式，因此它的使用性是不适合用于家庭的组网方式的，并且使用起来也是不方便，甚至它的失误率也是极高的；而不采用蓝牙技术则是因为它的网络规模是不够大的而且价格也很高。所以，在这项研究中,我是选用一个可以自行组合、任意安装，设备的扩展性能强、功耗低，且价格不是很高的ZigBee技术。用它设计一种无线智能家居安防系统使其符合现代家庭的绿色生活的理念，它具备很多其他技术所达不到的效果。而该系统具备着简单的布线,便于安装，维修也很方便，可及时检测到故障并及时修复的优点。通过使用的传输范围,安全,可信赖,规模大的网络的ZigBee技术来设计和实现智能家居远程安全系统。
ZigBee技术简介
ZigBee技术概述
ZigBee,这个名词是来源于蜜蜂群在发现位置的情况下，通过跳八字舞来告诉自己的伙伴。也就是说蜜蜂是通过这样的方法组成了整个群体内部的通信网络。因此，人们称这种状态为ZigBee无线网络通信技术。
在当代的工业中，对无线传感网络通信技术的需求是愈演愈烈的。而且，这一技术是非常可靠并能够抵抗外来的各种电磁干扰。因此，通过人们的刻苦专研，终于在2003年正式的问世了，并且进入到人们的生活中。
ZigBee技术是新兴崛起的一种无线传感网络技术。并且是一种很便宜的、低功耗、复杂程度低、低速率的短距离无线自动组网通信技术。ZigBee技术主要应用各种设备之间短距离的传输和信息的发送。所以非常适用于家电和小型电子设备的无线控制指令传输。它的主要特点包括以下几个方面：
低耗电。两节五号干电池支持1个节点工作6-12个月，甚至更长。
(2)可靠。采用碰撞避免机制。发送数据的时候，需要一个时间段，而且必须是固定的带宽通信服务专用的时间段,以避免不必要的冲突。
(3)时延短。通信中和从休眠状态中激活的两种时延都是非常短的
(4)网络规模大。可能包含多大上万个节点。
(5)安全。数据能完整的检查和鉴权功能是由ZigBee技术提供的，并且它的加密算法是采用通用的AES．128，不同的模式可以使得它能灵活的确定其安全属性。
(6)高保密性。采用的出厂编号是64位的，并支持AES．128加密。
ZigBee的无线传感器网络概述
支撑着ZigBee技术的三种网络拓扑结构分别为：星型网、树型网和网状网。其中适合应用于自动控制和远程控制领域的星型网络是一种最节能、成本最低、结构最简单的网络。
首先将ZigBee主无线模块设置为协调器，然后将其它的节点模块作为终端器件。网络建立工作后，对于有效的信道，协调器网络层会最先开始请求MAC层，紧接着使用能量检测扫描，以排除可能占用的有效信道。为了能量检测，扫描协调器网络层将通过发送的扫描类型参数设置为能量检测扫描的MLME．SCAN．扫描结果通过MLME．SCAN．Confirm原语返回到网络，然后进一步对反馈的回来的信息做一些适当处理。如果协调器的网络管理层查不到与其它的节点模块通信的合适的信道，将会马上终止建网，并且向协调器应用层发出建网失败信息的同时，也会立即通过发送参数状态为STARTUP-FAILURE的原语NLME-NETWORK-FORMATION．confirm给应用层知道并做出相关的处理。如图1所示。
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