专利名称：一种基于ZigBee的物联网智能家居系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及智能控制的技术领域，具体涉及到一种基于ZigBee的物联网智能豕居系统。
背景技术：
物联网(The Internet of Things)的概念是在1999年提出的，它的定义很简单把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、泛在网络的融合应用，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网被视为互联网的应用拓展，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2. 0是物联网发展的灵魂。智能家居(Smart Home)又称智能住宅，它是物联网发展的产物。目前通常把智能家居定义为利用计算机、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地组合成一个系统。具体来说，就是首先在一个家居中建立一个通讯网络，为家庭信息提供必要的通路，在家庭网络操作系统的控制下，通过相应的硬件和执行机构，实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制和监测。其次，它们都要通过一定的网络平台，构成与外界的通讯通道，以实现与家庭以外的世界沟通信息，满足远程控制、监测和交换信息的需求。最终达到满足人们对安全、舒适、方便和绿色环保的需求。对于传感器的无线通信而言，近年来无线局域网(Wi-Fi)，蓝牙等技术相继涌现，发展势头迅猛。但蓝牙技术只是设计作为有线的替代品，经常是为手机和附近的耳机或PDA联网用的。它可以在不充电的情况下工作几周，但无法工作几个月或更长时间。一般的蓝牙设备需要人手配置和维护网络连接，它可以有效处理8个设备(I个主设备和7个从设备)。更多的话，通讯速率则显著下降。而且蓝牙技术售价一直居高不下，影响了一些厂商的使用意愿。Wi-Fi也有类似的问题，虽然它是将笔记本和桌面电脑接入有线网络的很好的解决方案，但它的功耗却非常高。它们都不是专门针对家庭组网而设计的，无法满足无线智能家居易组织、低成本、低功率的要求。故需要提供一种新型的物联网智能家居系统，以对现有的智能家居系统的通讯传输方式进行改进。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种低功耗、低成本、安全可靠、便于实用、连接方便的物联网智能家居系统，该系统基于ZigBee技术。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种基于ZigBee的物联网智能家居系统，包括家庭网关、分控制器和手机，其特征在于所述手机通过GSM网与所述家庭网关连接，所述家庭网关通过ZigBee网与分控制器连接，其中，所述家庭网关包括短信收发模块、控制模块、红外收发模块、射频发送模块和存储模块，所述短信收发模块、红外收发模块、射频发送模块和存储模块都与所述控制模块相连。根据本实用新型一优选实施例，所述短信收发模块用于与所述手机进行双向通信，所述红外收发模块用于接收来自遥控器的控制家电的控制信号，所述射频发送模块用于将所述控制模块发出的控制信号通过所述ZigBee网络传送到所述分控制器，所述存储模块用于存储红外脉冲码数据。根据本实用新型一优选实施例，所述控制模块为无线射频芯片CC2430。根据本实用新型一优选实施例，所述短信收发模块为GR64模块。根据本实用新型一优选实施例，所述物联网智能家居系统包括多个分控制器，每个分控制器可以控制不同的家电。 本实用新型提供的物联网智能家居系统采用了 ZigBee网络技术，构建了符合家居环境的分布式、低功耗、运行稳定的物联网智能家居系统。
图I为根据本实用新型实施例的基于ZigBee的物联网智能家居系统的结构示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。本实用新型的物联网智能家居系统基于ZigBee技术,下面首先对ZigBee技术进行简要介绍。ZigBee是由ZigBee联盟制定的面向低速无线个人区域网络(LR-WPAN)的双向无线通信技术标准，其物理层和数据链路层使用IEEE802. 15. 4标准，网络层和应用层由ZigBee联盟定义。与Wi_Fi, IrDA, UffB, Bluetooth等其他无线接入技术相比，ZigBee具有的优势如下(I)低功耗工作模式下非常省电，并且支持休眠状态；(2)低速率ZigBee工作在3个免执照的ISM(工业、科学和医疗)频段上分别具有 250Kb/s(2. 4GHz) ,40Kb, /s(915MHz)和 20Kb/s (868MHz)三种不同的峰值数据速率；(3)低成本；(4)组网灵活、网络容量大ZigBee可采用星型、树型和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网；(5)短距离传输范围一般介于10 IOOm之间；(6)安全可靠性高，提供了数据完整性检查和鉴权认证功能，采用AES-128加密算法，同时采取碰撞避免机制。IEEE 802. 15. 4标准定义了两种物理设备类型，FFD (全功能设备)和RFD (半功能设备)。FFD是具有路由功能的节点，可以实现ZigBee网络的任意一种逻辑设备类型，它能与RFD或其他FFD通信。RFD只能充当ZED，不具备路由功能，只能选择性地加入已形成的网络，只能与FFD通信，使用最少的资源和存储器空间。家庭智能控制(如照明、遥控装置、水电气计量及报警、PC机外设的无线连接等)具有这些方面的特点传输数据量小，无需太大的传输速度，网络的容量要大，家庭中的各种设备多，易部署扩展性灵活性高，信息的实时性要好，时延要短，成本要低。ZigBee技术的特点决定了其能很好地满足家庭网络节点通信的需求。如图I所示，本实用新型的物联网智能家居系统主要包括家庭网关I、分控制器2和手机4，其中，手机4通过GSM网5与家庭网关连接，家庭网关I通过ZigBee网3与分控制器2连接。家庭网关I是物联网智能家居系统的核心，抽象起来它作为家庭外网与家庭内网通信的通道并且负责各种不同设备之间通信协议的转换，而且它也作为一种服务平台为用户提供各种可能的增值服务。家庭网关I包括短信收发模块11、控制模块12、红外收发模块13、射频发送模块14和存储模块15。短信收发模块11、红外收发模块13、射频发送模块14和存储模块15都与控制模块12相连。短信收发模块11与用户手机进行双向通信，负责 外部移动网络(GSM)信息的接入，红外收发模块13用于接收来自遥控器的控制家电的控制信号，射频发送模块14用于将控制模块发出的控制信号通过ZigBee网络3传送到分控制器2，存储模块15用于存储红外脉冲码数据。分控制器2具有多个分控制器，每个房间可以设置多个分控制器，每个分控制器可以控制不同的家电，例如，分控制器21可以控制电视机和热水器，分控制器2N可以控制电饭煲和洗衣机。在本实用新型中，家庭网关的控制模块12采用无线低功耗单片机CC2430。无线射频芯片CC2430是Chipcon公司推出的用来实现嵌入式ZigBee应用的片上系统，在单个芯片上整合了 ZigBee射频(RF)前端CC2420、内存和微控制器，是一款低成本低功耗高性能的射频芯片。它使用I个8位8051MCU，具有32/64/128KB可编程闪存、8KB的RAM，ADC，Timer, AES-128协同处理器、看门狗定时器、32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路(Power On Reset)、掉电检测电路(Brown Out Detection)以及 21 个可编程 I/O 引脚,PO,Pl 口是完全的8位口，P2 口只有5个可使用的位，通过特殊功能寄存器(SFR)的设置可以将这些引脚配置成通用的1/0端口或者是ADC、Timer、SPI、UART器件的外设1/0端口。由于协议复杂、数据流量大，所以在内含FLASH的CC2430基础上对存储器进行扩展，专门用于对红外脉冲码的存储。铁电存储器(FM25L512)与协调器(CC2430)通过SPI连接。供电模块采用低压差线性可调稳压器TPS78601稳压至3. 6V输出给整个系统，为了使输出电源的纹波较小，在输出部分采用了一个2. 2 和一个15pF的电容。另外，在芯片的输入端放置了一个I U F的滤波电容，以减小输入端受到的干扰。短信收发模块11采用GR64模块，GR64模块一款工业级无线调制解调模块。集射频电路和基带处理器于一体，内置闪速存储器，提供标准的AT命令控制语音、数据、短信和传真的传输。GR64模块提供了丰富的外设接口。短信收发模块11和单片机CC2430通过RS 232进行通信，二者构成了 GSM网络和ZigBee网络之间数据转换的通道。红外收发模块13包含红外解调电路和红外调制电路。红外解调电路采用一体化红外接收头TL538，它具有宽电压适应、功耗低、成本低、高接收灵敏度以及优良的抗干扰特性，是通用接收红外信号并解调的元件，不需要任何外接元件，就可以完成从红外线接收到输出TTL电平的数字信号，目前广泛的应用于家用电器及玩具等各种红外遥控和红外接收装置中。发光二极管RED用于接收完成遥控器一个按键的红外脉冲码的指示并作为家庭网关正常工作时的指示灯。红外发送电路通过与门芯片(74LVC1G08)将基带信号和载波信号进行调制，用于驱动红外LED产生红外光。分控制器2存在于各个房间中，主要用于接收家庭网关发送来的红外脉冲码，并将其调制到38kHz载波频率上输出，所以只需要一个红外驱动电路和一个CC2430最小系统，包括上电复位电路和正常工作指示灯，能量供应可以采用电池供电。本实用新型提供的物联网智能家居系统采用了 ZigBee网络技术，以无线射频芯片CC2430为核心设计实现了家庭网关，该家庭网关可以收发短信，自学习存储红外码，并能够通过红外线方式控制设备，具有控制容量大和功耗低等特点，从而构建了符合家居环 境的分布式、低功耗、运行稳定的物联网智能家居系统。以上对本实用新型所提供的一种基于ZigBee的物联网智能家居系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述。以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其实现思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种基于ZigBee的物联网智能家居系统，包括家庭网关、分控制器和手机，其特征在于 所述手机通过GSM网与所述家庭网关连接，所述家庭网关通过ZigBee网与分控制器连接，其中，所述家庭网关包括短信收发模块、控制模块、红外收发模块、射频发送模块和存储模块，所述短信收发模块、红外收发模块、射频发送模块和存储模块都与所述控制模块相连。
2.如权利要求I所述的基于ZigBee的物联网智能家居系统，其特征在于，所述短信收发模块用于与所述手机进行双向通信，所述红外收发模块用于接收来自遥控器的控制家电的控制信号，所述射频发送模块用于将所述控制模块发出的控制信号通过所述ZigBee网络传送到所述分控制器。
3.如权利要求2所述的基于ZigBee的物联网智能家居系统，其特征在于，所述控制模块为无线射频芯片CC2430。
4.如权利要求2所述的基于ZigBee的物联网智能家居系统，其特征在于，所述短信收发模块为GR64模块。
5.如权利要求4所述的基于ZigBee的物联网智能家居系统，其特征在于，所述物联网智能家居系统包括多个分控制器，每个分控制器控制不同的家电。
专利摘要本实用新型公开了一种基于ZigBee的物联网智能家居系统，包括家庭网关、分控制器和手机，其中手机通过GSM网与家庭网关连接，家庭网关通过ZigBee网与分控制器连接，其中，所述家庭网关包括短信收发模块、控制模块、红外收发模块、射频发送模块和存储模块，所述短信收发模块、红外收发模块、射频发送模块和存储模块都与所述控制模块相连。本实用新型提供的物联网智能家居系统采用了ZigBee网络技术，构建了符合家居环境的分布式、低功耗、运行稳定的物联网智能家居系统。
文档编号H04L12/28GK202495961SQ20122009897
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者葛世安 申请人:杭州商易信息技术有限公司