2 基于ZigBee無線網絡和統一家電協議的家居網絡系統

　　2.1 整體設計

　　整個智能家居系統全部采用無線網絡進行數據傳輸和監控，以無線網絡技術為通信平臺，將家庭的安防系統、門窗控制系統、家電照明系統和能源計量系統等這些分立子系統融合成為一個真正意義上的綜合智能家居網絡系統。既可以使用智能手機或者終端實現本地集中控制，也可以通過使用遠程接入Internet網絡的智能手機或計算機實現遠程監控。智能家居網絡系統由分散智能終端層和上端總控制層組成。

　　上端總控制層主要是以ARM6410中控系統為核心、利用無線通信結構形成的中控網絡完成對各種不同智能終端的管理控制。中控系統配置有觸摸屏方便用戶使用。使用GPRS通信技術，將家庭內部信息及時與主人手機終端進行通信聯系，并可以通過手機控制上端總控制層，達到遠程控制的效果。

　　分散智能終端層是由具有智能終端特性（即信號采集處理、輸出控制和數據通信功能）的各種不同安防系統、家電控制、家庭照明、家庭安防、溫濕度數據采集和通信系統等模塊組成。

　　智能終端層以AT89C51為核心處理器，使用多個I/O口進行傳感器檢測陣列的信號采集，其中包括紅外人體探測信號、火警探測信號、有毒氣體探測信號、門窗開閉信號等信號的檢測；使用紅外發射芯片IR6721C芯片進行家電設備控制信號的發射，可以完成家庭內部控制和GPRS遠程控制；使用通信串口1連接無線數據傳輸芯片XL02-232AP1，XL02-232AP1是UART 接口半雙工無線傳輸模塊。本文采用了加強型的ZigBee無線技術，符合工業標準應用的無線數據通信設備，可實現多設備間的數據透明傳輸；通過無線ZigBee進行組網通信；無線功能強大；具備中繼路由和終端設備功能。單個終端硬件結構框圖如圖2所示。

　　圖2 終端硬件結構框圖

　　智能終端與中心控制器通過基于ZigBee的無線網絡完成通信，傳輸一個指令的數據包由以下幾部分組成：起始編碼bite［0］［1］，地址編碼bite［2］，數據類型編碼bite［4］，功能編碼bite［5］，效驗編碼bite［6］，結束編碼bite［7］。每個編碼1個字節，發送數據范圍在0~255之間，不同家庭內部的起始編碼都是惟一的，防止相互信號的干擾，每個接收終端在接收到數據后，都進行地址碼判斷是否為自己接收的數據包，是則接收，否則不接收，接收到數據包后，對數據要執行的功能進行校驗，校驗正確，則進行解碼，并且在解碼成功后通過ZigBee的無線網絡發出一個確認接受碼，中心控制器在接收到確認接收碼后停止再次發生控制指令，否則間隔100ms再次發生相同指令，確保整個ZigBee的無線網絡數據通信的準確性和完整性。每個智能終端在正確接收到中心控制器的控制信號后，必須根據信號完成相應家庭內部的控制工作，所以家電設備的控制信號都是由統一的紅外編碼完成的，不同家電的紅外編碼各不相同，必須進行紅外編碼的解碼和重新的編碼，解碼工作利用400MHz的具有存儲功能的高精度示波器采集完成，編碼采用AT89C51芯片的兩個定時器交互中斷進行，中斷程序控制相應的I/O口產生對應的脈沖，脈沖輸出測試結果如圖3所示。

　　圖3 AT89C51產生的紅外解碼脈沖