家庭室內智能網(wǎng)絡(luò )系統設計

摘要：為了能夠實(shí)現對家庭環(huán)境數據的采集處理以及對家用電器的自動(dòng)控制，對家庭智能網(wǎng)絡(luò )系統整體設計進(jìn)行了研究。整個(gè)網(wǎng)絡(luò )以ZigBee技術(shù)為基礎，應用JN5121模塊，對網(wǎng)絡(luò )中的各種節點(diǎn)進(jìn)行設計，實(shí)現整個(gè)系統中各個(gè)節點(diǎn)之間無(wú)線(xiàn)通信的功能。該系統可以將家庭環(huán)境的數據通過(guò)短信發(fā)送到指定的用戶(hù)手機中，用戶(hù)還可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對其進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)終端對系統下達指令。本系統功耗超低，網(wǎng)絡(luò )組織靈活，成本較低，安全可靠，性能穩定。
關(guān)鍵詞：室內智能網(wǎng)絡(luò )系統；自動(dòng)控制；ZigBee；網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)

隨著(zhù)經(jīng)濟不斷發(fā)展和電子信息產(chǎn)業(yè)的不斷進(jìn)步，智能居家系統早已引起了人們的注意。國外智能家居產(chǎn)品主要注重于家庭內部的功能實(shí)現，主要是兩種產(chǎn)品：以安全報警為主的系統和同時(shí)具有安防報警與家庭自動(dòng)化功能的產(chǎn)品，但它的價(jià)格比較高，在中國市場(chǎng)推廣時(shí)遇到了阻力。在國內，智能家居起步相對較晚發(fā)展都相對減慢，廠(chǎng)家的構成較為復雜，技術(shù)實(shí)力也相差懸殊，無(wú)法準確地評價(jià)其技術(shù)水平。雖然市場(chǎng)還沒(méi)有較好的展開(kāi)，但是我國的一些實(shí)力較強的公司已開(kāi)始技術(shù)儲備，越來(lái)越多的機構和個(gè)人開(kāi)始了對智能家居的研究，因此我國智能家居的蓬勃發(fā)展指日可待。本文所提出的家庭室內智能網(wǎng)絡(luò )系統整體以ZigBee無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)為基礎，以實(shí)現安防報警和家用電器遠程控制的功能。

1 關(guān)鍵技術(shù)
1．1 ZigBee
ZigBee是一種高可靠的無(wú)線(xiàn)數傳網(wǎng)絡(luò )，類(lèi)似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò )，ZigBee數傳模塊類(lèi)似于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )基站。通訊距離從標準的75米到幾百米、幾千米，并且支持無(wú)線(xiàn)擴展。它的基礎是IEEE 802．15．4，這是IEEE無(wú)線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)(PAN)工作組的一項標準，被稱(chēng)作IEEE 802．15．4技術(shù)標準。完整的ZigBee協(xié)議套件由高層應用規范、應用會(huì )聚層、網(wǎng)絡(luò )層、數據鏈路層和物理層組成。其技術(shù)的主要特點(diǎn)是：數據傳輸速率低，功耗低，成本低，網(wǎng)絡(luò )容量大，時(shí)延短，安全，有效范圍小，工作頻段靈活，數據傳輸可靠性高，以及很好的兼容性。因此，ZigBee的主要應用領(lǐng)域集中在了消費家用電子產(chǎn)品和傳感器網(wǎng)絡(luò )領(lǐng)域。
1．2 JN5121模塊介紹
本文中選擇的核心模塊是JN5121-Z01-M01，它是JENNIC公司推出的一款應用兼容IEEE 802．15．4標準和ZigBee技術(shù)的收發(fā)芯片。JN512 1是一款兼容于IEEE802．15．4的低功耗，低成本無(wú)線(xiàn)微型控制器。該模塊內置一款32位的RISC處理器，配置有2．4 GHz頻段的IEEE 802．1 5．4標準的無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，64 KB的ROM，96 KB的RAM，為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )應用提供了多種解決方案，同時(shí)高度集成化的設計簡(jiǎn)化了總的系統成本。
JN5121內置的ROM存儲器集成了點(diǎn)對點(diǎn)通訊與網(wǎng)狀網(wǎng)通訊的完整協(xié)議棧；JN5121內置的RAM存儲可以支持網(wǎng)絡(luò )路由和控制器功能而不需要外部擴展任何的存儲空間；JN5121內置的硬件MAC地址和高度安全的AES加密算法加速器減小了系統的功耗和處理器的負載；JN5121支持晶振休眠和系統節能功能，同時(shí)提供了對于大量的模擬和數字外設的互操作支持，讓用戶(hù)可以方便的連接到自己的外部應用系統。圖1為JN5121 內部結構示意圖。