引言
隨著物聯網技術的不斷發展，家居智能化已經不再是天方夜譚，越來越多的智能家居產品正在占據市場份額。智能家居就是應用電子技術、無線通信技術等，讓生活環境中的家用電器、安防設備等可以通過無線網絡實現遠程控制。從而提高人們的生活舒適度和安全性，進而提高人們的生活質量。
1 系統總體設計思路
本文構建了一種以Zigbee技術和Android系統為核心的星型Zigbee數傳模塊網絡，系統以Android智能手機為操作終端，以WIFI為數據傳輸手段，利用Zigbee模塊實現終端控制。用戶利用Android手機上安裝的控制界面軟件，通過WIFI訪問家里的嵌入式服務器(電腦)，服務器再通過USB口向其連接的主機節點發送命令，最后主機節點通過Zigbee模塊控制各個終端節點，實現對環境檢測裝置、家用電器、報警裝置等的控制。以便用戶可以快速方便的切斷(開啟)電源，監測有無小偷等，從而達到真正的智能化控制。
系統總體設計框圖如圖1所示。
圖1 系統總體設計框圖
2 系統硬件實現
系統主要由Zigbee無線模塊(網關)、Zigbee無線模塊(節點)、電腦、Android手機終端等四部分組成。能夠利用裝有應用程序的普通Android手機，通過家庭局域網，遠程控制家用電器的通斷，實時對室內的溫度、濕度、光照、煙霧濃度、人員流動等信息進行Zigbee數據采集，并傳送到手機上顯示出來。本系統的主要硬件設計為Zigbee數傳模塊電路，Zigbee芯片選擇TI公司生產的CC2530F256，它是一款基于2.4GHZ無線發射與接收器，內部集成了8051內核的專用Zigbee芯片。芯片采用3.3V電源供電，Zigbee數傳模塊外圍配置了煙霧傳感器接口(煙霧過大，可能煤氣泄露或有火情)、繼電器接口(控制家用電器電源)、溫度傳感器接口(采集溫度值)、人體紅外接口(監測有無人員進出)、光敏傳感器接口(檢測光強)，用于對以上信息進行Zigbee數據采集，并把采集到的信息通過Zstack協議棧以及2.4GHZ無線，發送給Zigbee無線模塊網關。Zigbee無線模塊網關獲取到節點設備值后，通過串口轉USB接口將數據傳輸到電腦上并顯示。Zigbee模塊框圖如圖2所示。
圖2 Zigbee模塊框圖
3 系統軟件實現
系統軟件主要包括Zigbee網關模塊、Zigbee模塊、Android終端APP軟件設計三個部分。網關模塊流程圖如圖3所示，節點模塊流程圖如圖4所示。
圖3 節點模塊流程圖 圖4 網關模塊流程圖
Android終端APP軟件的功能應包括：設定并可更改服務器IP地址，一鍵發送控制指令，允許多個節點的接入，顯示每個節點采集到的信息。界面設計分為主界面和各功能界面，首先點擊進入主界面，輸入接入服務器的IP地址，通過WIFI網絡與電腦建立連接，然后通過控制按鈕發送控制命令，同時顯示接收到的溫度、光照等信息，手機操作界面如圖5所示。
圖5 手機操作界面
4 調試仿真與結論
按照循序漸進的方法對系統每個模塊和功能節點進行了測試，經過測試，系統實現的功能包括：(1)實現Zigbee網關模塊和Zigbee模塊無線通信。(2)Zigbee無線模塊節點可完成煙霧檢測、溫度檢測、人體紅外檢測、光強的Zigbee數據采集、繼電器控制等功能。(3)既可以通過電腦端安裝的應用軟件控制節點，也可以通過Android手機APP應用軟件控制各個節點。經過測試，系統可以方便的監測各個功能模塊連接的傳感器信號，系統工作穩定可靠，數據顯示準確無誤。真正做到了家居智能化。