随着通信产业和科技的快速崛起，我们的生活质量也在不断提高。因此，人们对生活环境的便捷性、舒适性、安全性和智能化有了更高的要求。为了搭建家电、照明、安防的集中控制平台，对家居环境进行监控、检测和远程控制，设计了一种基于Zigbee无线网络的智能家居系统。人们可以享受智能家居带来的舒适生活，更方便、更智能、更安全。

系统设计总体方案

本设计是一个基于Zigbee技术的智能家居控制系统。系统核心控制器采用由STM32和紫蜂模块组成的无线传感器网络进行数据采集。Zigbee模块将传感器采集的室内温度、湿度、烟雾、灵敏度等数据通过串口传输到STM32主控制器。CC2530包含两个串行通信接口USART0和USART1，可用于完成采集数据的传输。STM32处理接收到的数据，将其与设定值进行比较，做出判断，并将结果显示在液晶显示屏上。处理后的数据通过ZigBee网络反馈给终端节点，控制家用设备或电器设备进行相应的操作。智能家居系统有本地控制和远程控制两种模式。本地控制由液晶屏的控制面板操作，远程控制由开发的手机APP远程控制。整体系统设计方案如图1所示。

系统硬件设计方案

该智能家居系统采用Zigbee模块构建无线传感器网络，主控制器为STM32F103VET6，其他包括继电器控制模块、光敏传感器模块、电源模块、烟雾传感器检测模块、光敏传感器检测模块等。如图2所示。

1主控制器硬件设计

STM32的外围电路还包括时钟电路、电源电路、复位电路、看门狗、串口等。

有了嵌入式web服务器，用户可以通过网络实时监控家居情况，所有的本地控制都可以通过Web访问实现。

无线通信模块的硬件设计

Zigbee模块TI公司设计的无线通信模块可以实现系统中自组网的互联互通。主控制器上的Zigbee模块充当网络协调器，是整个网络的核心，负责启动整个网络，是网关和路由器节点之间的联系点。

终端节点的硬件设计

终端节点在感知层，需要先与Zigbee模块建立联系，然后通过Zigbee模块加入网络。Zigbee模块主要负责采集环境数据，执行命令控制用户传输的各种设备。

系统软件设计方案

1协调员的软件设计

全网首先启动无线传感器网络系统，启动无线传感器网络系统后建立网络标识等相关信息，然后等待其他节点向自身发送组网请求，等待一段时间后完成组网。

在Zigbee协议栈中存储转发IEEE数据包的过程中，数据包只有封装后才能存储转发，转发操作需要存储对应的包头结构。根据Zigbee模块的工作频率，判断Zigbee目前处于哪种状态，然后对数据进行处理，判断需要接收哪些数据信息和包头结构。

2紫峰终端节点软件设计

终端节点位于网络底层，主要负责智能家居中各种环境信息的采集。开机后初始化，向协调器发送关联请求，通过父节点加入网络后返回网段地址。采集数据时进入工作模式，空闲时进入睡眠模式。终端节点通过事件驱动向其发送任务。接到任务后，开始采集数据或执行控制指令，实现特定传感器的运行。在收集数据或执行指令后，它会将结果返回给IP网络。

3应用层应用程序设计

在安卓应用层编程过程中，Linux内核层、ApplicationFramework层和应用层的设计如图3所示。

在本系统中，根据实际需要

通过认证成功进入手机应用后，用户可以从手机应用的登录界面跳转到应用的主界面。主界面包括场景模式设置、安防设置、家电控制、窗帘控制、房间切换、安防系统控制、门禁系统控制等功能。

具体实现机制：是用户点击主界面设置模块，浏览器向服务器发送页面请求，请求调用配置文件，从服务器获取业务逻辑控制类。应用程序直接调用嵌入式系统中的控制器方法，调用主管理所需的IP数据包和IEEE数据包封装的网络参数信息以及主管理过程中所需的基本数据库信息，通过数据库业务逻辑类请求、响应和存储主接口设置，并将获取的所有信息以特定的数据库形式存储。系统将传入的对象信息连接到数据库进行检测，并有效保存所需的主控管理信息数据。在保存过程中，有必要检查数据库的存储过程。如果满足存储要求，则直接存储在数据库中；如果不满足存储要求，将直接给出错误消息。根据提示，用户可以判断数据存储不成功的原因，对获得的返回值进行预处理，并将返回的信息传输到应用程序的主界面进行显示。