目 录
引言 1
一、系统硬件模块的设计 2
（一）系统总体结构的硬件设计 2
（二）Zigbee部分 2
1.ZigBee的工作原理 2
2.ZigBee的技术特点 3
3.ZigBee的无线组网形式 4
4.ZigBee的无线组网通信协议 4
（三）WiFi部分 6
1.WiFi的工作原理 6
2.WiFi模块的设置 6
二、软件程序设计 9
（一）ZigBee下位机部分 9
1.Zigbee的官方协议栈 9
2.Zigbee下位机程序运行框图 9
（二）Android上位机部分 11
1.上位机介绍 11
2.上位机部分程序及注解 12
三、软硬件调试 16
（一）软件程序烧录过程 16
（二）串口调试助手调试Zigbee部分 16
1.读取网络拓扑结构 16
2.设置灯的控制 17
（三）WiFi模块的调试 19
（四）系统调试 21
四、总结 23
致谢 24
参考文献 25
附录 26
附录一 ZigBee的底板原理图 26
附录二 ZigBee的核心板CC2530RF单片机原理图 27
附录三 系统元器件清单 28
附录四 ZigBee下位机控制程序 29
附录五 Android上位机控制程序 33
引言
现代社会，随着国民经济快速增长的趋势，人们的生活水平已 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$ 
变的越来越高、生活节奏越来越快，于是在人们的日常工作、生活当中，一切都要逐渐开始往信息化的方向发展。人们的工作方式和日常生活习惯因为信息化的实现发生了翻天覆地的变化，更不断的冲击着传统的家庭住宅系统的地位。因此人们对家居的方式提出了更高的要求，这要求的不仅仅是传统的生存空间，更重要的是要求拥有一个更加安全、更加舒适的、更加便捷化的智能生活环境；处于科技研究前沿的通讯设备的使用；功能日益完善、充足的信息终端的发展；智能控制化和便捷使用自动化等智能家用控制电器的使用；远程网络化信息资源的使用。现代社会家居更追求智能化、便捷化，智能化、便捷化的智能家居俨然已成为现代人们生活方式的一种追求，用以实现“以人为本”为目的的全新家居控制系统。
在我们的传统观念中，所谓的智能家居就是以家庭的住宅为工作平台，兼备建筑体系、网络通信功能、智能化家电设备、便捷化的设备，集系统组成、结构控制、服务、管理为一体的高效的、舒适的、安全的、便利的、环保的居住环境。智能化的家居便携控制系统可以实现家电的控制、照明控制、窗帘控制等多种家居便携化控制的功能和便捷式控制手段。与传统意义上的普通家居相比而言，便捷化的智能家居系统不仅仅具有传统家居的所有功能，能提供舒适的、安全的、高品质的且宜人的家庭生活环境，传统的被动静止的控制结构被转变为更具有能动性的、便捷化智慧控制工具，能够实时提供多角度的、多方位的信息交换功能，使家庭内部的信息与外部的信息实现畅通的通信功能，大大的优化了人们传统意义上的生活方式，更有效的帮助了人们去安排时间，也大大的增强了智能家居生活中的安全性和实用性，也节约了各种能源费用的资金的使用。
本课题针对智能化家居控制系统进行深入研究，模拟现实家庭中的智能家居控制。本课题是基于ZigBee的无线数传模块所组成的控制终端作为核心，配以Android上位机控制软件，通过无线局域网的方式与WiFi通信模块连接后，WiFi通信模块再通过串口通信的方式与ZigBee协调器连接。实现了智能家居系统中上位机控制软件与控制终端的无线通信，实现了家居控制系统中的智能化环节和便捷化方式。
一、系统硬件模块的设计
（一）系统总体结构的硬件设计
本智能家居便捷化控制系统的硬件部分主要是采用CC2530底板搭载了TI公司生产的CC2530单片机芯片、2组DC12V的4光耦隔离路继电器控制模块、AC220V转DC12V开关型稳压电源、DC12V转DC3.3V变压器模块、电动窗帘、串口转WiFi模块、模拟家庭灯光模块、模拟电风扇模块。
Zigbee下位机控制的无线智能化家居控制系统的整体硬件连接图如图1-1所示，本控制系统的核心由4块zigbee控制模块以及1块串口转WiFi控制模块组成。Android上位机控制软件通过无线局域网向WiFi通信模块发送命令，WiFi模块再通过串口向ZigBee协调器传输命令，再无线传输到终端节点，从而控制继电器的吸合，以实现智能化控制家居的功能。
图1-1 Zigbee下位机控制的无线智能化家居控制系统的整体硬件连接图
（二）Zigbee部分
1.ZigBee的工作原理
ZigBee 的无线设备工作在 868MHz、915MHz和2.4GHz频带。其最大数据速 率是 250Kbps（见图1-2）。ZigBee 采用了 IEEE 802.15.4工作标准，拥有IEEE 802.15.4标准的无线物理层所规定的全部优点 。Zigbee的无线网络层一共分为以下5层，分别为：物理层（PHY）、介质访问控制层（MAC）、网络层（NWK）、应用程序支持子层（APS）、应用层（APL）。IEEE802.15.4仅仅是定义了物理层（PHY）和介质访问控制层（MAC）的数据传输的行业规范，而Zigbee的协议也只定义了网络层、应用程序支持子层以及应用层的数据传输的行业规范，这就是Zigbee的无线网络组成。
图1—2 ZigBee 频带和数据传输率
2.ZigBee的技术特点
Zigbee是一种崭新技术的应用形式,它专注于研究低功耗的、低成本的、低复杂度的、低速率的近程无线的网络通信技术的发展。也是近来嵌入式应用的一大热点。
（1）低功耗：在待机模式的状态下，2节5号的干电池最多可使1个网络节点工作时间长达6～24个月之久，甚至达到更长的工作时间。相对于其他无线网络而言，蓝牙仅仅只能工作数周时间、WiFi甚至只能工作数小时之久，可以看出Zigbee的低功耗是他的最为突出的优势。
（2）低成本：通信协议通过大幅度的简化，不及蓝牙通信协议的1/10，从而对通信控制器的要求大大的降低了，通过简单的预测和分析，以8051为内核的8位微处理器单片机来测算，具有全功能的控制主节点仅仅需要32KB字节的程序代码，子功能控制节点更是少至4KB字节的程序代码，并且Zigbee的协议的专利费是免费的，这样就大大的降的低Zigbee使用的成本。
②　数据包的格式
命令包的数据格式：
字段 帧头 命令类型 命令字 网络地址 数据 帧尾
长度（字节） 1 3 3 2 6 1
描述 ‘&’ “WSN” “R/S”+”X X” R­读取 S­设置 低前高后 数据低 前高后 存放，空 值用’y’ 填充 ‘*’
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