一种基于ZigBee和WiFi技术的智能家居系统

软件。网关的主程序流程图如图4所示。

　　3.2 ZigBee模块的程序设计

　　ZigBee模块的程序包含了协调器和子节点两个部分。

　　协调器是整个ZigBee网络的核心，负责整个ZigBee网络的建立、节点之间信息的传递以及和家庭网关交换数据。

　　协调器在初始化之后开始自动扫描，若有节点申请加入网络，协调器会检查该节点是否入过网，若是没有，协调器会给该节点分配一个16位的网络地址和节点编号并在节点地址表中增加该节点的信息。协调器会收集子节点发送的数据，并按设定好的周期和数据格式将其送至家庭网关；家庭网关向协调器传达命令后，协调器通过分析再将命令转发至相应的节点。协调器的程序流程图如图5所示。

　　子节点由环境数据采集、安防报警和家电控制3个类型组成。子节点初始化之后向协调器申请入网，申请通过后会被分配一个网络地址和一个独有的编号，接着子节点会开始与协调器进行数据信息交换。环境采集节点通过传感器周期性地采集温湿度、光照度以及空气质量等数据并将这些数据上传至协调器，若是某一数据超过了设定范围，便会发出相应的设备控制命令使之回到设定范围内。安防报警节点则包含玻璃破碎、烟雾、二氧化碳浓度、燃气、红外对射等传感设备，当某一节点触发了报警信息，则该节点会将此信息上传至协调器并启动警报。家电控制节点会将其连接的家电运行状况上传至协调器，并通过网关和协调器的控制命令对家电进行控制。

　　3.3 应用控制软件的设计

　　本系统的应用软件便是基于Android系统设计的，开发平台为Eclipse。手机软件包含界面美化、系统模式切换、报警短信接收设置、节点信息查看以及家电控制几个部分。软件界面设计尽可能简单、美观且人性化，软件截图如图6所示。

　　其中，系统模式分为离家／在家、白天／夜晚和正常／睡眠6种。当选择离家模式时，系统会将所有的安防报警节点全部启用，并在触发报警后将报警短信发送至设定好的手机号码；选择在家模式时，系统会部分布防并通过警报器来报警；白天／夜晚模式通过光照度来自动切换，系统也会根据光照度来对窗帘进行控制；在睡眠模式，家中的红外感应灯开始启用，并且设定为弱光避免刺激眼睛。

　　通过Wi-Fi与家庭网关进行连接，用户不仅可以根据设定在手机软件上分房间查看各节点设备的工作状况和采集到的数据，而且还能直接通过手机软件对接入系统的家电进行控制。

　　4 系统模拟测试

　　将设计好的系统搭建在一个小屋当中，硬件全部开启之后打开手机软件连接Wi-Fi并登入系统。子节点采集到的环境数据在触摸屏和手机上都能查看到，并且通过触摸屏和手机下达的指令能够很好地执行；模式切换时节点工作无异状，安防报警正常工作。经过24小时测试，该系统稳定性良好，各项性能也都符合设计的要求。实际搭建好的系统如图7所示。

　　5 结论

　　本文设计了一种基于ZigBee技术的智能家居系统，详细介绍了系统的整体构架，给出了硬件设备和软件的实现方法。相对于传统的智能家居系统而言，本设计结构简单、成本较低、便于扩展且避免了复杂的布线问题；同时因智能手机软件的加入，使整个系统的操作变得更加便利，用户体验度提高。基于ZigBee底层控制板的通用性，用户能够根据需求改变节点的功能，更加人性化。总体来说，本系统具有良好的实用性、稳定性和安全性，很适合在家庭、公司等场合使用。