智能家居是利用先進的計算機技術，嵌入式系統和網絡通信技術，將家庭中的各種設備(如照明系統、環境監控、安防系統、網絡家電)通過家庭網絡連接到一起的，自從美國在1984年真正的智能建筑出現以后，國外已經有將近30年的研究歷史，而國內在這方面的研究就相對較晚，從2003年才逐步的應用于高端市場，而且標準不一。由于智能家居的系統具有安全、方便、高效、快捷、智能化等諸多的優點，從而使智能家居的開發建設成為21世界科技發展的必然趨勢。
目前市場上使用的無線技術有很多，有藍牙，WLAN技術等，由于協議復雜，成本高，耗電等，所以在家用系統控制方面推廣是有很大困難的，所以本文提出的無線智能家居的設計是基于ZigBee無線模塊技術的，因為ZigBee數傳模塊低功耗，低成本，易于組網和維護，采用簇狀網絡的同時會具有自愈性的獨特優點，可以克服意外導致的網絡癱瘓的弊端。
1 系統的結構
本文設計的智能家居系統主要把智能家居分成三個大的部分，以具有Android系統的電視機作為上位機部分，以具有USB功能的CC2531芯片作為中樞傳輸部分(即USB-DONGLE)，以CC2530芯片作為終端控制模塊，終端控制模塊同時分成三個部分，即安防控制模塊、智能控制模塊和電能計量統計模塊如圖1所示。
圖1 整個系統設計的效果圖
2 系統的工作原理
2．1 通用的ZigBee無線模塊的初始化
啟動硬件，進入初始化流程，首先是關閉所有的中斷，然后是硬件電路板相關的硬件設備的檢驗并且配置系統時鐘，然后進行電壓穩定的檢測，設置ADC3為一個標準的工作電壓的值，通過電路板的ADCl讀取外部提供的電路板的工作電壓和ADC3比較看是否達到穩定工作的電壓，然后進行電路板IO口的初始化，堆棧歸零。如果電壓不穩定或者電池電量不足或者其他原岡導致的硬件電路無法工作，這里就要進行不同方式的保護電路的復位，如果可以正常工作，那就開始配置IO口的基本工作狀態，接著進行硬件驅動層的初始化，里面包括：定時器的初始化、ADC初始化、DMA的初始化、LED的初始化等等。接著是非易失性閃存的初始化流程，擦除所有的NV區域，然后是MAC初始化，擴展地址的初始化，Z-STACK的全面檢查，如果某項存在或者不存在，則寫入NV里面，然后是操作系統的啟動初始化，開啟中斷，電路板的最終使用值的配置，(把啟動的結果在液晶屏上顯示出來)，電能計量模塊的初始化，紅外控制模塊的初始化，定時模塊的初始化，進入操作系統開始工作。
2．2整個網絡的建立
首先是啟動電視機，打開電視機上面智能家居的控制界面，發送加入網絡的命令，開始創建整個智能家居的網絡。ZigBee數傳模塊協調器接收到命令以后，開始建立網絡，當網絡建立起來以后，在協調器允許加入的有效時間內，開始啟動ZigBee無線模塊終端設備，終端設備發現網絡，并發送加入網絡的請求，協調器接收到加入網絡的請求以后，開始確認信息，發送確認加入網絡，終端設備接收到加入網絡的確認請求以后，然后按照ZigBee協議，發送自己的長地址，短地址的信息給協調器，協調器收到信息以后通過USB接口傳給電視機。整個系統開始進入正常的工作狀態。
3 協凋器的作用
協凋器在整個網絡中起到一個中樞作用，連接作為上位機的電視機，通過USB接口通信接收電視機的命令并把接收到的命令進行分析，根據解析來的命令，按照本系統設計的智能家居的協議發送給相應的節點，并接收兒幾個終端節點上傳的數據，然后發給電視機。具體流程請看流程圖：
圖2 電視機發送命令讓協調器建立網絡
4 電能計量統計模塊的工作流程
電能計量模塊是基于CSE7780芯片、RX8025、BL8023和CC2530芯片構成的一個具有電量計量、RTC時鐘和ZigBee通信的模塊，這個模塊具有一個主要的功能：l把測量的電量實時的測量出來并上傳給協調器。2 把測量的數據保存在EEPROM里面，根據電視機的要求，查看一個月每天電量的信息或查看一年電量的信息讀取出來上傳給電視。3 進行RTC計時，給整個模塊提供一個時間信息。從協調器接收到定時的時問信息，按照解析的時間驅動BL8023繼電器的芯片,控制繼電器的開或者關，以此來達到定時的目的。
圖3 電視機上電能計量的UI界面
5 紅外控制模塊的工作流程
在電視機上點擊按鍵發送控制遙控器的指令到協調器，協調器收到指令以后發送給終端，終端接收到指令以后按照物聯網電視的通信協議開始解析數據，把解析出來的指令重新按照機器的控制指令重新進行數據組合，然后利用紅外發射的功能把數據發送給空調的遙控器來控制空調工作。如果空凋沒有動作，就重新發送一次控制空調的指令，紅外發射的載波是38K的載波，本模塊使用的是32M的晶振，占空比是1／3，主體的工作細節見見圖3。
圖4 智能控制流程圖
6 安防監控模塊的工作流程
首先使人體檢測模塊上電，經過45秒鐘的電壓穩定時間，使這個模塊加入到ZigBee數傳網絡內，然后在電視機上啟動安防監控開始命令，攝像頭就會打開，同時發送進入安防模式給協調器，協調器接收到命令以后，把命令發送給終端，終端接收到命令以后就開始啟動系統安防模式后，需要延時60～120秒才能進入正常檢測狀態，以便用戶離開監測現場，防止誤報。系統進入監控模式以后，如果有人經過，就會產生一個中斷，而且這個中斷須大于20毫秒，如果小于20毫秒說明是干擾，當中斷產生以后，終端就會按協議發送一次有人的警告命令給協調器，協調器收到命令以后就發送給電視機，電視機收到命令以后就開始控制攝像頭開始錄像，終端每2秒鐘發送一次有人的警告命令，持續6秒鐘，如果在這6秒鐘之內，再次有中斷產生，那么有人警告的6秒鐘時間就會刷新，重新計時，終端仍然是每2秒發送一次：如果6秒的有人警告時間之內沒有再次發生有人中斷，就會進入6秒鐘的無人警告模式，中斷就會每2秒鐘發送一次無人的警告命令給協調器，協調器發送給電視機，攝像頭仍然繼續錄像，如果在6秒鐘的無人警告時間內，再次發生有人的中斷，就會重新進入6秒鐘的有人警告模式，攝像頭仍然持續的錄像，如果6秒鐘的無人警告時間結束都沒有有人中斷產生，那么終端就不會在發送無人的協議命令給協調器，當電視機收到三次無人命令信息以后就關閉攝像頭的錄像功能。
7 小結
基于ZigBee無線模塊的物聯網電視智能家居系統相對于WIFI，藍牙等其他的無線通信系統來說相對簡單些，但是其本身還是比較復雜的，通過搭建起來整個物聯網電視的結構框架和通信協議，通過幾個典型的智能家居的功能來把整個物聯網電視的智能家居的具體的工作流程、開發細節以及整個的框架展現給讀者，本設計經過實際的開發，已經可以達到演示的效果。智能家居不僅僅是著眼于未來，一切智能化，還要著眼于現在，把現在正在使用的不是智能化的家用電器智能化，做智能家居的宗旨是使家庭生活更舒適，更安全，更方便。