家庭室內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)家庭環(huán)境數(shù)據(jù)的采集處理以及對(duì)家用電器的自動(dòng)控制，對(duì)家庭智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)以ZigBee技術(shù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用JN5121模塊，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的各種節(jié)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間無(wú)線(xiàn)通信的功能。該系統(tǒng)可以將家庭環(huán)境的數(shù)據(jù)通過(guò)短信發(fā)送到指定的用戶(hù)手機(jī)中，用戶(hù)還可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)終端對(duì)系統(tǒng)下達(dá)指令。本系統(tǒng)功耗超低，網(wǎng)絡(luò)組織靈活，成本較低，安全可靠，性能穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：室內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；自動(dòng)控制；ZigBee；網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和電子信息產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步，智能居家系統(tǒng)早已引起了人們的注意。國(guó)外智能家居產(chǎn)品主要注重于家庭內(nèi)部的功能實(shí)現(xiàn)，主要是兩種產(chǎn)品：以安全報(bào)警為主的系統(tǒng)和同時(shí)具有安防報(bào)警與家庭自動(dòng)化功能的產(chǎn)品，但它的價(jià)格比較高，在中國(guó)市場(chǎng)推廣時(shí)遇到了阻力。在國(guó)內(nèi)，智能家居起步相對(duì)較晚發(fā)展都相對(duì)減慢，廠家的構(gòu)成較為復(fù)雜，技術(shù)實(shí)力也相差懸殊，無(wú)法準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)其技術(shù)水平。雖然市場(chǎng)還沒(méi)有較好的展開(kāi)，但是我國(guó)的一些實(shí)力較強(qiáng)的公司已開(kāi)始技術(shù)儲(chǔ)備，越來(lái)越多的機(jī)構(gòu)和個(gè)人開(kāi)始了對(duì)智能家居的研究，因此我國(guó)智能家居的蓬勃發(fā)展指日可待。本文所提出的家庭室內(nèi)智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體以ZigBee無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)為基礎(chǔ)，以實(shí)現(xiàn)安防報(bào)警和家用電器遠(yuǎn)程控制的功能。

1 關(guān)鍵技術(shù)
1．1 ZigBee
ZigBee是一種高可靠的無(wú)線(xiàn)數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類(lèi)似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)，ZigBee數(shù)傳模塊類(lèi)似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標(biāo)準(zhǔn)的75米到幾百米、幾千米，并且支持無(wú)線(xiàn)擴(kuò)展。它的基礎(chǔ)是IEEE 802．15．4，這是IEEE無(wú)線(xiàn)個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(PAN)工作組的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，被稱(chēng)作IEEE 802．15．4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。完整的ZigBee協(xié)議套件由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用會(huì)聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。其技術(shù)的主要特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)傳輸速率低，功耗低，成本低，網(wǎng)絡(luò)容量大，時(shí)延短，安全，有效范圍小，工作頻段靈活，數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，以及很好的兼容性。因此，ZigBee的主要應(yīng)用領(lǐng)域集中在了消費(fèi)家用電子產(chǎn)品和傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。
1．2 JN5121模塊介紹
本文中選擇的核心模塊是JN5121-Z01-M01，它是JENNIC公司推出的一款應(yīng)用兼容IEEE 802．15．4標(biāo)準(zhǔn)和ZigBee技術(shù)的收發(fā)芯片。JN512 1是一款兼容于IEEE802．15．4的低功耗，低成本無(wú)線(xiàn)微型控制器。該模塊內(nèi)置一款32位的RISC處理器，配置有2．4 GHz頻段的IEEE 802．1 5．4標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，64 KB的ROM，96 KB的RAM，為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了多種解決方案，同時(shí)高度集成化的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了總的系統(tǒng)成本。
JN5121內(nèi)置的ROM存儲(chǔ)器集成了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊與網(wǎng)狀網(wǎng)通訊的完整協(xié)議棧；JN5121內(nèi)置的RAM存儲(chǔ)可以支持網(wǎng)絡(luò)路由和控制器功能而不需要外部擴(kuò)展任何的存儲(chǔ)空間；JN5121內(nèi)置的硬件MAC地址和高度安全的AES加密算法加速器減小了系統(tǒng)的功耗和處理器的負(fù)載；JN5121支持晶振休眠和系統(tǒng)節(jié)能功能，同時(shí)提供了對(duì)于大量的模擬和數(shù)字外設(shè)的互操作支持，讓用戶(hù)可以方便的連接到自己的外部應(yīng)用系統(tǒng)。圖1為JN5121 內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。