Andriod和Zigbee在智能家居系统中的应用

引言

随着物联网技术的不断发展，家居智能化已经不再是天方夜谭，越来越多的智能家居产品正在占据市场份额。智能家居就是应用电子技术、无线通信技术等，让生活环境中的家用电器、安防设备等可以通过无线网络实现远程控制。从而提高人们的生活舒适度和安全性，进而提高人们的生活质量。

1   系统总体设计思路

本文构建了一种以Zigbee技术和Android系统为核心的星型Zigbee数传模块网络，系统以Android智能手机为操作终端，以WIFI为数据传输手段，利用Zigbee模块实现终端控制。用户利用Android手机上安装的控制界面软件，通过WIFI访问家里的嵌入式服务器(电脑)，服务器再通过USB口向其连接的主机节点发送命令，最后主机节点通过Zigbee模块控制各个终端节点，实现对环境检测装置、家用电器、报警装置等的控制。以便用户可以快速方便的切断(开启)电源，监测有无小偷等，从而达到真正的智能化控制。

系统总体设计框图如图1所示。

图1 系统总体设计框图

2   系统硬件实现

系统主要由Zigbee无线模块(网关)、Zigbee无线模块(节点)、电脑、Android手机终端等四部分组成。能够利用装有应用程序的普通Android手机，通过家庭局域网，远程控制家用电器的通断，实时对室内的温度、湿度、光照、烟雾浓度、人员流动等信息进行Zigbee数据采集，并传送到手机上显示出来。本系统的主要硬件设计为Zigbee数传模块电路，Zigbee芯片选择TI公司生产的CC2530F256，它是一款基于2.4GHZ无线发射与接收器，内部集成了8051内核的专用Zigbee芯片。芯片采用3.3V电源供电，Zigbee数传模块外围配置了烟雾传感器接口(烟雾过大，可能煤气泄露或有火情)、继电器接口(控制家用电器电源)、温度传感器接口(采集温度值)、人体红外接口(监测有无人员进出)、光敏传感器接口(检测光强)，用于对以上信息进行Zigbee数据采集，并把采集到的信息通过Zstack协议栈以及2.4GHZ无线，发送给Zigbee无线模块网关。Zigbee无线模块网关获取到节点设备值后，通过串口转USB接口将数据传输到电脑上并显示。Zigbee模块框图如图2所示。

图2 Zigbee模块框图

3   系统软件实现

系统软件主要包括Zigbee网关模块、Zigbee模块、Android终端APP软件设计三个部分。网关模块流程图如图3所示，节点模块流程图如图4所示。

图3 节点模块流程图     图4 网关模块流程图

Android终端APP软件的功能应包括：设定并可更改服务器IP地址，一键发送控制指令，允许多个节点的接入，显示每个节点采集到的信息。界面设计分为主界面和各功能界面，首先点击进入主界面，输入接入服务器的IP地址，通过WIFI网络与电脑建立连接，然后通过控制按钮发送控制命令，同时显示接收到的温度、光照等信息，手机操作界面如图5所示。

图5 手机操作界面

4   调试仿真与结论

按照循序渐进的方法对系统每个模块和功能节点进行了测试，经过测试，系统实现的功能包括：(1)实现Zigbee网关模块和Zigbee模块无线通信。(2)Zigbee无线模块节点可完成烟雾检测、温度检测、人体红外检测、光强的Zigbee数据采集、继电器控制等功能。(3)既可以通过电脑端安装的应用软件控制节点，也可以通过Android手机APP应用软件控制各个节点。经过测试，系统可以方便的监测各个功能模块连接的传感器信号，系统工作稳定可靠，数据显示准确无误。真正做到了家居智能化。