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智能家居系统中无线传感器网络的设计

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201

第19卷第4期

No．4

电子设计工程

1年2月

Electronic

Feb．20

V01．1

Design Engineering

智能家居系统中无线传感器网络的设计

黄晓亮．徐晓辉，宋军华，宋涛，温阳

(河北工业大学河北天津300401)

摘要：介绍了ZigBee无线传感器网络。将ZigBee技术应用到智能家居系统中。提出了一种以ZigBee技术为基础的智

能家居系统设计方案。阐述了无线传感器网络的总体构成。以CC2430无线芯片为核心。选取了合适的ZigBee模块进

行了硬件电路设计。研究并分析了ZigBee技术。设计并实现了串口收发程序，传感器程序，以及节点间的无线通信程

序，并根据ZigBee协议，使节点组成树状网络，最终实现系统的监测与控制。结果表明，本系统运行稳定，达到了设计

目的．有着广泛的应用前景。

关t词：智能家居；无线传感器网络；ZigBee；CC2430

中图分类号：11玛16

文献标识码：A

文章编号：1674_6236(2011)04—0035—03

of wireless sensor network smart home

Design

HUANG_{Xiao-liang。XU}

Xiao-hui，SONG Jun—hua，SONG Tao。WEN

Yang

(Hebei

Univen盼ofTech∞logy，Tio,,j讯300401。Ch／na)

Abstract：The

ZigBee

wireless sensor network is introduced andusedin fllnart home

kind of

for smart home

network(WSN)．

design

system．A

basedon

in this

describes the overall

of wireless I螗ligor

design，analyzed

ZigBec

^ispresented

paper．It

composition

technology

That used CC2430

a8 the main

modulefor hardware

the

technology

chip

and

chip，selected appropriatezisBee

serial

well脑the wireless communication

program

ZigBee。designed

implemented

port pmgrmn。sensor program，ag

that

result shows

system．The

between

the

tree network with nodes to

and

forthe

nodes。made

controlling

implement monitoring

meets the

and hasbroad

design purpose

application

stable，which

prospect&

system

words：8m捌rt

Key

home；WSN；ZigBee；CC2430

随着时代的发展。人们将更多的注意力放在了生活环境

的安全性、舒适性和便利性上，从而出现了智能家居的概念。

智能家居控制系统使人们可以对家居内的任意电器进行数

字化控制．利用计算机技术、网络通讯技术将与家居生活有

关的各种设备有机地结合在一起。进行集中管理．让家居生

仅定义了MAC层和物理层协议．而ZigBee联盟则对其网络

层和应用层进行了标准化。ZigBee联盟还开发了安全层．以

保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络

的远距离传输不会被其他节点获得啊。

2系统结构设计

活更加舒适．安全、有效¨ I。本文以ZigBee技术对智能家居内

部进行无线网络组网．通过ZigBee无线传感器网络节点的设

计．实现节点对各种传感器信息的采集、传输和控制功能。

无线传感器网络系统主要由传感器、CC2430无线模块

构成．结构图如图l所示。

Zigbee技术

ZigBee技术是一种强调极低耗电、极低成本的短距离无

线网络技术。遵循IEEE802．15．4标准。它专注于低速率传输

控制．网络容量大，时延短．提供数据完整性检查，加密算法

采用AES—128，网络扩充性强．有效覆盖范围为lO一75 m．具

体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定．基

本上能够覆盖普通的家庭环境．通信频率采用2．4 GHz免执

照频段冈。

网l系统结}‘l图

Structurediagram

Fig．I

system

无线传感器网络采用树状结构．网络巾有一个协调器．

负责整个网络中数据的处理、转发以及网络的管理。终端节

点(传感器节点)上电复位后。会搜索协调器节点．当能够搜

索到协调器时。直接申请加入网络。当终端节点搜索不到协

ZigBee是一组基于IEEE802．15．4无线标准研制开发的．

有芙组网、安全和应用软件方面的技术标准。IEEE802．15．4

收稿日期：2010-09—27

稿件编号：201009100

作者简介：’|晓亮(198昏一)．男。河北沧州人，硕士研究生。研究方向：电路与系境。

-35-

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