论文总字数：15995字

摘 要

：随着电子信息技术和计算机网络技术的发展，基于无线通信技术的智能家居是目前发展的总体趋势。本文首先对应用于智能家居系统的技术进行了比较，并介绍了其设备类型、网络拓扑和Zigbee的协议规范。接着采用TI公司的ZigBee无线通信芯片 CC2530模块为核心设计节点硬件电路。在软件应用设计部分,针对不同的Zigbee节点类型进行具体程序设计，完成Zigbee的网络组建。实验结果表明，Zigbee技术适合组建家居智能系统，其灵活性、可扩展性，有着很好的实用价值。

关键词：Zigbee，智能家居，电路设计，网络组建，CC2530

Abstract：With the development of electronic information technology and computer network technology, Smart Home-based wireless communications technology is the overall trend of development. Firstly, the technologies used in smart home systems were compared, and it describes its device type, network topology and Zigbee’s protocol specification. Then it use TI"s CC2530 ZigBee wireless communication module as the core chip hardware circuit design node. In the smart home software application design section, it designs specific programs specifically for different types of Zigbee nodes, then Complete the Zigbee network formation. Experimental results show that it has good practical value for its flexibility and scalability.

Key words：zigbee, smart home, circuit design, network construction,CC2530

目 录

1绪论 5

1.1 课题背景 5

1.2 国内外发展状况 5

1.3 智能家居系统的组网技术和选择 5

1.4 本文研究内容及结构安排 6

2 ZigBee 技术概述 7

2.1 Zigbee技术特点 7

2.2 ZigBee设备类型 7

2.3 ZigBee规范 8

2.4 本章小结 11

3 智能家居系统的硬件设计 11

3.1 处理器CC2530简介 11

3.2 ZigBee通信电路 12

3.3 温度传感器节点的硬件设计 15

3.4 本章小结 17

4 智能家居系统的软件设计 17

4.1 智能家居网关的软件设计 17

4.2 ZigBee无线网络的软件设计 19

4.3 温度传感器节点的软件设计 24

4.4 本章小结 26

5 实验结果与结论 27

5.1 Zigbee网络地址 27

5.2 本章小结 29

结 论 30

参 考 文 献 31

致 谢 32

1绪论

1.1 课题背景

随着社会的发展,人们对生活品质的要求越来越高,相应的对生活环境的安全性、舒适性、便捷性的需求便越来越频繁，随之而来的是智能家居概念的出世,先进的计算机和网络通讯技术把智能家居生活有关的各种各样的子系统,通过自己选择的网络巧妙的弄在一起，科学管理,让家里生活更加舒服、安全和有效节能。

1.2 国内外发展状况

自上世纪80年代，很多电子设备出现在了市面上，逐渐便出现了家居电子化的概念，在智能家居的发展过程中，美国一直处于领先水平，世界上第一撞智能大厦在1984年美国建成，这些年智能家居在韩国、日本、新加坡等国也有了很多应用。而在我国，起步计较晚，但是发展很快，生产厂家很多，产品也有很多，但是像海尔这样的龙头企业却比较少，在产品外观和质量上，和国外也有一定的差距，不过一些产品中国的几个厂商做的比较好，，像家庭智能终端，不但外观美丽，而且功能很多，与外国的牌子很有竞争力智能家居是未来的发展方向，目前普及的比较少，多是有钱人的专属，不过现在已经慢慢有廉价的产品出现，进入普通百姓家，比如家庭的情景灯光系统，这比较实用，价格也不高，目前较易被百姓接受。

1.3 智能家居系统的组网技术和选择

1.3.1 有线组网技术

在智能家居，有线网络技术已经非常娴熟，主要有线网络技术的协议有以太网等，其中美国协议的应用最为广泛^[1]。有线组网技术需要很多线来布局，影响美观，但是稳定性能好相应通信就比无线好，而且有线网技术不灵活占空间比较大，如今通信技术的发展，很多无线通信技术已经替换了有线组网技术。

1.3.2 无线组网技术

无线组网技术由于它的灵活性，已经成为智能家居发展的必然方向。目前智能家居中无线组网技术有蓝牙，WIFI，红外和ZIGBEE，红外技术是 1993 年出现的红外通信标准，红外技术的话通信距离比较短，最多10m，而且只能点对点传输数据，中间不能有任何障碍，组网的话很不方便，所以物联网行业一般不用这技术^[2]。蓝牙技术是由爱立信，英特尔，开发，诺基亚和东芝公司和其他公司联合提出了一种短距离无线通信技术，目前流传较广，在2.4G频带工作，和更多的少量数据或语音服务点或多点传输^[3]。目前推出的蓝牙4.0技术标准相比较于ZIGBEE技术功耗仍偏高，想要蓝牙技术成为家庭智能家居应用还需一段时间。WiFi（Wireless Fidelity）也是一种短距离无线通信技术，该技术使用的是 2.4GHz 频段，其目前常使用的标准有 IEEE802.11a/b/g/n 系列^[4]。WIFI技术虽然传输距离比较远，传输数据也比较大，但是它所耗功率比较大，不易大规模使用，目前还只是内部检测。

自从2001年ZigBee 技术出现以来，凭借其特殊的优势迅速被研发。它工作在 868MHz、915MHz和2.4GHz 这三个频段，采用直接序列扩频技术。在 2.4GHz 工作频率下，ZigBee 的数据传输速率最大为 250Kbps，网络覆盖范围很广，可以达到几百米，基本上满足了家庭设备的要求。单个协调器连接的节点数量为255个，通过网状网络扩展，一个ZigBee 网络最多有65535个节点，因此扩展性很强^[5]。

通过以上分析，ZIGBEE凭借它的低功耗，节点多，灵活性强，成本低等优点，成为目前智能家居最适宜的技术。

1.4 本文研究内容及结构安排

本文主要工作是系统的总体设计和软件开发。本论文的结构安排如下： 

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