目前，应用于智能家居的无线通信技术主要包括： Ir2DA红外线技术、蓝牙技术和ZigBee技术等。IrDA属于短距离、点对点的半双工通信方式，使用不便且失误率高，不适用于家庭的组网方式；蓝牙技术则因为网络容量有限，成本较高，不适于节点较多的家居网络应用。
本研究通过采用传输范围适中、安全可靠、pcb抄板网络容量较大的ZigBee技术，设计智能家居远程安全监控系统。
1 系统架构
1. 1 ZigBee网络拓扑选型
ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通信技术，主要适用于自动控制和远程控制领域。IEEE802. 15. 4 是ZigBee技术的基础，与高速率个人区域网、蓝牙或802. 11x无线局域网相比，ZigBee协议更为简单实用。
ZigBee网络的拓扑结构主要有3种：星型、树状和网状网络。网状网络容错能力高、自适应力好、传输距离长，但其复杂度也最高；星型网络具有简洁和低功耗等特点，使用简单，适用于家庭的小规模、低复杂度的应用；树状网络则介于两者之间。在智能家居中应用星型网络，可获得较高的性价比。
1. 2 系统构成
本系统采用模块化设计方案。以嵌入式系统主板为核心，通过CMOS摄像头对关键部位进行安全监测，通过手机传递安全信息和图像彩信，并对家用电器进行远程控制，利用ZigBee模块实现家用电器、系统主板和烟雾、温度、煤气等传感器的无线联网。
系统主板的核心控制器为S3C44B0X型32位微控制器，对数据进行处理和判别，并通过彩信模块和Zig2Bee模块发出信息和指令；扩展板用以接入烟雾、红外、煤气等家庭安防状态传感器；彩信模块将系统控制器所发出的家庭安防状态信息发送至用户手机，并接收用户发送的短信指令； ZigBee模块负责系统主板、扩展板和家用电器之间的数据交联。系统结构如图1所示。
图1 基于ZigBee的智能家居安全监控系统
2 系统硬件设计
2. 1 串口摄像机
串口摄像机采用了优化的串行通讯协议，支持分包传输，使主机可以配置更小的缓存，同时提供了TTL电平和RS232 电平两种输出。通过串行通信实现与主机之间的指令和数据的传输，主机可对其进行波特率、图像分辨率、发送方式等状态参数的设定。
2. 2 彩信模块设计
彩信模块内置彩信协议，是集SMS、MMS于一体的GSM /GPRS模块。它采用AT指令进行模块控制，通过RS232接口进行控制命令和数据的传输。其内部集成600 KB 的Flash存储空间，可供发送MMS信息时实现图片的多张上传。
2. 3 系统控制器
本系统采用32位R ISC处理器S3C44B0X,具有丰富的功能和外设，包括： 8 KB Cache、内部SRAM、LCD控制器、2通道UART、4通道DMA、带有PWM功能的5通道定时器等。该处理器在各方面的性能均能满足系统的需要，并且在同类产品中的性价比也是较高的。
2. 4 ZigBee收发器件
本系统采用CC2430芯片作为ZigBee无线通信模块。CC2430整合了ZigBee射频（RF）前端、内存和微控制器。
CC2430集成了符合IEEE802. 15. 4 标准的2. 4GHz的RF无线电收发机，支持数字化的RSSI/LQ I,具有CSMA /CA功能和强大的DMA功能、电池监测和温度感测功能，同时具有强大和灵活的开发工具。
最新ZigBee的智能家居安全监控系统研究
发布时间： 2012-03-13
