基于嵌入式Web和ZigBee技术的智能家居系统设计与实现

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当今社会伴随着科技的迅速发展、人们生活水平的提高,越来越多的人都追求高品质的生活质量。计算机技术和互联网技术逐渐应用到生活当中,为人们提供舒适、高效、安全的生活方式,于智能家居应运而生。人们使用智能家居产品实现远程监控,大大缩短其操控时间,具有安全性、可靠性、灵活性。本文在了解当前国内外智能家居研究现状的基础上,根据目前智能家居的功能需求,将基于TCP/IP协议的以太网与ZigBee协议的无线传感网络相连接,设计了一款智能家居系统,通过测试验证,其软硬件设计合理,能满足智能家居功能要求,具有较高的可行性。在硬件设计上,嵌入式Web服务器选用Context-M4内核的STM32F407微处理器为主控制器芯片,选用LAN8720作为以太网控制芯片接入Internet; ZigBee无线网络选用CC2530作为无线网络通信芯片,设计了 ZigBee协调器,通过串口与Web服务器通信,设计了 ZigBee路由器节点,通过传感器和控制模块实现家居环境数据的监测和远程控制。在软件上,在主控制器上搭建了嵌入式Web服务器,完成了μC/OS-Ⅱ操作系统的移植、LwIP协议栈的移植、Web服务器程序设计、相关网页界面设计;组建ZigBee无线网络,完成协调器的程序设计、路由器节点的程序设计。为了解决智能家居系统中ZigBee网络中的设备节点路由优化问题,提出了路由改进算法,并进行了仿真分析。最后对智能家居系统进行了测试,包括μC/OS-II移植测试、LwIP协议栈移植测试和Web服务器测试,测试结果达到预期目标。
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