目前，應用于智能家居的無線通信技術主要包括： Ir2DA紅外線技術、藍牙技術和ZigBee技術等。IrDA屬于短距離、點對點的半雙工通信方式，使用不便且失誤率高，不適用于家庭的組網方式；藍牙技術則因為網絡容量有限，成本較高，不適于節點較多的家居網絡應用。
本研究通過采用傳輸范圍適中、安全可靠、pcb抄板網絡容量較大的ZigBee技術，設計智能家居遠程安全監控系統。
1 系統架構
1. 1 ZigBee網絡拓撲選型
ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低成本的雙向無線通信技術，主要適用于自動控制和遠程控制領域。IEEE802. 15. 4 是ZigBee技術的基礎，與高速率個人區域網、藍牙或802. 11x無線局域網相比，ZigBee協議更為簡單實用。
ZigBee網絡的拓撲結構主要有3種：星型、樹狀和網狀網絡。網狀網絡容錯能力高、自適應力好、傳輸距離長，但其復雜度也最高；星型網絡具有簡潔和低功耗等特點，使用簡單，適用于家庭的小規模、低復雜度的應用；樹狀網絡則介于兩者之間。在智能家居中應用星型網絡，可獲得較高的性價比。
1. 2 系統構成
本系統采用模塊化設計方案。以嵌入式系統主板為核心，通過CMOS攝像頭對關鍵部位進行安全監測，通過手機傳遞安全信息和圖像彩信，并對家用電器進行遠程控制，利用ZigBee模塊實現家用電器、系統主板和煙霧、溫度、煤氣等傳感器的無線聯網。
系統主板的核心控制器為S3C44B0X型32位微控制器，對數據進行處理和判別，并通過彩信模塊和Zig2Bee模塊發出信息和指令；擴展板用以接入煙霧、紅外、煤氣等家庭安防狀態傳感器；彩信模塊將系統控制器所發出的家庭安防狀態信息發送至用戶手機，并接收用戶發送的短信指令； ZigBee模塊負責系統主板、擴展板和家用電器之間的數據交聯。系統結構如圖1所示。
圖1 基于ZigBee的智能家居安全監控系統
2 系統硬件設計
2. 1 串口攝像機
串口攝像機采用了優化的串行通訊協議，支持分包傳輸，使主機可以配置更小的緩存，同時提供了TTL電平和RS232 電平兩種輸出。通過串行通信實現與主機之間的指令和數據的傳輸，主機可對其進行波特率、圖像分辨率、發送方式等狀態參數的設定。
2. 2 彩信模塊設計
彩信模塊內置彩信協議，是集SMS、MMS于一體的GSM /GPRS模塊。它采用AT指令進行模塊控制，通過RS232接口進行控制命令和數據的傳輸。其內部集成600 KB 的Flash存儲空間，可供發送MMS信息時實現圖片的多張上傳。
2. 3 系統控制器
本系統采用32位R ISC處理器S3C44B0X,具有豐富的功能和外設，包括： 8 KB Cache、內部SRAM、LCD控制器、2通道UART、4通道DMA、帶有PWM功能的5通道定時器等。該處理器在各方面的性能均能滿足系統的需要，并且在同類產品中的性價比也是較高的。
2. 4 ZigBee收發器件
本系統采用CC2430芯片作為ZigBee無線通信模塊。CC2430整合了ZigBee射頻（RF）前端、內存和微控制器。
CC2430集成了符合IEEE802. 15. 4 標準的2. 4GHz的RF無線電收發機，支持數字化的RSSI/LQ I,具有CSMA /CA功能和強大的DMA功能、電池監測和溫度感測功能，同時具有強大和靈活的開發工具。
最新ZigBee的智能家居安全監控系統研究
發布時間： 2012-03-13
